专利名称：防弹复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有一种基体树脂并在所述基体内埋入一组纤维织物层的防弹复合材料结构。该纤维织物层由对位芳族聚酰胺纱线制造，该对位芳族聚酰胺纱线显示为一种特殊的高断裂强度和伸长率的结合。
1989年7月12日公开的323，541欧洲专利申请公开了一种防弹应用中实用的刚性复合材料，其中涂复一种固体粘合调节剂的对位芳族聚酰胺纱线埋入一种聚脂、酚醛或聚酰胺的树脂基体中。该公开物没有包含对于改进防弹特性而将纱线的高断裂强度与高断裂伸长率结合的组合物重要性的评价。
1989年9月公开的30527《研究成果的公开》(ResearchDisclosure)公开了在头盔结构的实用复合材料中某种对位芳族聚酰胺纱线的应用。该《研究成果公开》不包含对于改进防弹特性而将纱线的高断裂强度与高断裂伸长率结合的组合物重要性的评价。
Droste等人申请的，1989年7月25日出版的4，850，050号美国专利公开了由含有低单独直线型密度的多根纤维的对位芳族聚酰胺纱线制造的主体装甲。指出了该发明所述结构的防弹特性表明比类似于现有技术的纤维织物好5%。
Yang和Chiou申请的，1989年8月22日出版的4，859，393号美国专利公开了具有高断裂延伸率的所述对位芳族聚酰胺纱线的制造方法。
分别出版于1975年3月4日和1985年12月24日的3，869，429和4，560，743号美国专利，每个均公开了高质量的对位芳族聚酰胺纤维，但是并未公开在防弹保护装置中由这些纤维构成的纤维织物的任何特别的公认应用。
本发明提供一种刚性的复合材料，包括一个树脂基体和许多对位芳族聚酰胺纱线制造的纤维织物层，该对位芳族聚酰胺纱线呈现出大于4%的断裂伸长率、小于600克/登尼尔的模量和大于23克/登尼尔的断裂强度。本发明的复合材料通常是纱线重量为50-90%，并且纱线最好是一种对位芳族聚酰胺。作为基体的树脂是一种聚脂，一种酚醛，一种聚酰胺或一种聚烯烃。最好是用通常为全氟烷基醚脂或石腊的固体粘合调节剂和粘合调节剂涂复的纱线纤维。＊(登尼尔，即旦尼尔，下同)。
这种复合材料显示了极好的防弹特性而且已发现特别适用于头盔。
防弹的结构物长期使用对位芳族聚酰胺纤维。以重量为条件，对位芳族聚酰胺的纤维是极坚固的并提供具有相对高挠度的好的防弹保护。
在改进防弹特性的复合材料结构物的发展中已花费了大量努力，因为甚至于各种微小的改进均可保持防弹材料使用者的生存。每个改进均是来之不易且有重大意义。本发明阐述了用于小弹丸，由V50测量的至少为5%的防弹特性的改进。
在通常所测定的该纤维的全部性质中，已发现断裂强度和断裂伸长率的组合是确定对位芳族聚酰胺纤维的防弹特性的最重要参数之一。这两个特性确定了纱线韧性即吸收能量的能力并且纱线韧性好像显示了一种与防弹特性相关的坚固性。甚至在23克/登尼尔的适中断裂强度和3.5%的断裂伸长率时，对位芳族聚酰胺纤维显示出显著的防弹特性，随着韧性的任何增加，防弹特性会有颇为惊人的改善。
因为对位芳族聚酰胺纤维的抗拉应力-应变曲线近似于直线，在断裂强度、模数和断裂伸长率中存在一个相当简单的关系，即这些特性中的任一个不是单独变化的。业已发现断裂伸长率为恒定时，增加断裂强度和模数会对防弹特性产生适度的改善，但在实践中没有发现达到本发明的程度。另一方面，在断裂强度恒定时增加模数会减少断裂伸长率并降低防弹特性。然而，当模数恒定或减少而断裂强度和断裂伸长率两者均增加时，防弹特性获得了最显著的提高。
所谓“对位芳族聚酰胺”是指在整个芳族聚碳酰胺聚合物和共聚物上对位取向，所述聚合物和共聚物所包括的分子式的重复单元基本上由-(-NH-AR1-NH-CO-AR2-CO-)-和-(-NH-AR3-CO-)-构成，其中AR1、AR2、AR3可以是相同的或不同的，表现为二价的被对位取向的芳基。所谓“对位取向”意味着来自链的延伸键或是共轴的或是平行的和反向取向的，例如被取代或未被取代的芳基包括1，4-亚苯基、4，4′-亚联苯基，2，6-亚萘基和1，5-亚萘基。在芳基上，除链延伸的各部分的部位外的取代基应是不起反应的，并且必须对应用于本发明的实例中的聚合物的各种特性不起不利影响。适合的取代基的例子是氯基，低级烷基和甲氧基。术语对位芳族聚酰胺也用来包括两个或多个被对位取向共聚用单体的对位芳族聚酰胺共聚物，所述被对位取向的共聚用单位包括少量共存于同样的芳香类中的酸和胺功能的共聚用单体，例如由各种反应物生成的共聚物如4-氨基苯甲酰氯氢氯化物，6-氨基-2-萘甲酰氯氢氯化物和类似物。另外，对位芳族聚酰胺用来包括少量含有芳基的共聚用单体的共聚物，所述芳基没有被对位取向，例如间亚苯基、3，4′-亚联苯基醚和4，4′-亚联苯基醚。
本发明的实例中优先选用的对位芳族聚酰胺是聚(对位亚苯基对苯二甲酰胺)(PPD-T);并且所谓“聚(对位亚苯基对苯二甲酰胺)”是指由对苯二胺和对苯二酰氯的等克分子聚合产生的均聚物，以及由少量其它芳族二胺与对苯二胺和少量的其它芳族二酰氯化物与对苯二酰氯结合产生的共聚物。通常，其它芳族二胺和其它芳族二酰氯化物的用量达到大约为对苯二胺或对苯二酰氯的10克分子百分比那么多或许稍微多一些，其条件只是其它二胺和二酰氯化物没有影响聚合反应的反应基的。＊(最好译成聚对苯二甲酰对苯二胺，下同-注)。
本发明的复合材料需要由对位芳族聚酰胺纱线制造的纤维织物，所述对位芳族聚酰胺纱线显示了至少为4%的断裂伸长率。至少23克/登尼尔的断裂强度和小于600克/登尼尔的模数。已经确认由于使用了具有高断裂伸长率和高断裂强度的组合物的纤维在防弹特性中产生了惊人的改善。
本发明的防弹复合材料用制造纤维织物的纱线制造，用基体的树脂灌注纤维织物并在成形为用于防弹保护装置的板材或头盔或其它复合材料结构物后处理或加固。对于实现本发明的益处，使用纱线的纤维织物的种类是不重要即对于纤维织物的任何花型而言，使用本发明的纱线而获得复合材料的防弹特性的改善将优于使用具有低韧性的类似纱线所获得的复合材料的防弹特性，低韧性是由于低断裂强度或低断裂伸长率。
使用对位芳族聚酰胺纤维织物的防弹复合材料通常用几层纤维物放置或缝合在一起来制造，以产生一个叠层结构。在叠层结构组装以前，所述各层能用基体树脂单独灌注或在组装以后该结构能被灌注。该叠层结构能包括其它材料的各附加层，如装饰或隔潮的复盖纤维织物或其它吸震材料或陶瓷或金属或由其它纤维构成的其它纤维织物，并且各附加层能包括用于复合材料的包复材料。复合材料结构的成形和包括或不包括其它材料的各附加层，对于获得本发明的改善的防弹特性是不重要的。已发现通过利用具有相对高的断裂强度和断裂伸长率的组合物的纱线代替具有相对低的断裂强度和/或断裂伸长率的纱线，将能够改善任何复合材料防弹结构的效果。
本发明的复合材料的基体树脂的材料是一种聚脂、酚醛、聚酰胺或聚烯树脂并且能够是热固或热塑的。这些材料在现有技术中是公知的，在凝固或固结状态提供了坚固的刚性结构。在合适的聚酯树脂中，可以是已记载的乙烯基酯树脂、间苯二酸-和邻苯二酸聚酯树酯。乙烯基酯树脂是环氧树酯和不饱和脂族酸的反应生成物，如甲基丙烯酸或丙烯酸。用来在这个乙烯基酯类中制造各种典型的环氧树脂属于二缩水甘油醚/双酚-A型，但也可以是如环氧酚醛清漆或卤代环氧树脂的组份。
各种邻苯二甲酸聚酯是一种二醇、一种不饱和脂族二元酸或它的酐和一种饱和的邻位芳族酸或它的酐的反应生成物。各种间苯二酸聚酯利用了如不饱和酸组份那样的间苯二酸。二醇通常是丙二醇，但可以是其它二醇如乙二醇，二甘醇、二丙二醇或一种组合物和类似物。不饱和二元酸或酐通常是马来酸、富马酸或马来酐，但可以是其它类似的酸或酐。当间苯二酸是间苯树脂中的常见饱和酸时，邻位芳族酸或酐通常是邻苯二酸或邻苯二酸酐。当然，可以用其它饱和邻位或间位的芳族酸，以及改良酸如用氯卤化的那些。乙烯基酯树脂和邻苯和间苯二酸聚酯树脂通常是通过与一个如苯乙烯的单体或与一个取代的苯乙烯，如乙烯基甲苯或α-甲基苯乙烯起反应而凝固，但其它单位也可使用，如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、邻苯二酸二烯丙基酯、三烯丙基氰基尿酸盐和类似物。
酚醛树脂可以是熔酚醛树脂型或酚醛清漆型。通常，在本发明中使用可熔酚醛树脂型。酚醛树脂一般由一个酚和一个醛之间反应而生成。通常使用甲醛，但如所知的其它醛也能适合于使用。通常使用酚，但也可以使用其它适合使用的酚包括间苯二酚和环上取代酚如邻位-、间位-或对位-甲酚、双酚A、P-t-丁基苯酚、P-苯基苯酚和类似物。
聚酰胺树脂和其它热塑性树脂也可用作本发明的复合材料的基体组成部分。这些树脂必须是能熔融加工的，最好在350℃以下。在聚酰胺族内，这些树脂的许多类型是有用的，包括脂族的、环脂族的和脂族的-芳族的聚酰胺。这些包括6，6尼龙;6尼龙;6，10尼龙;6，12尼龙;由4，4′-二(氨基环己基)甲烷和正十二烷二酸构成的聚酰胺;聚(六甲撑对苯二甲酰胺);聚(六甲撑间苯二甲酰胺)和类似物。以上的各聚酰胺的共聚物也是有用的。
少量的附加材料能与本发明中使用的任何基体树脂结合、例如，能使用的硬化剂如聚氨基甲酸酯或聚乙烯醇丁缩醛或颜料、填料、紫外线吸收剂、脱模剂和类似物能被添加。
已知道单根纱线纤维和基体树脂之间的粘合度影响防弹特性。当该粘合性是有效的但不能太低时，相信防弹特性会被改善，考虑到这些因素，已确定并选择了用于本发明中的基体树脂。在这里没有推荐使用环氧树脂，因为已测定出各纤维和凝固的环氧树脂之间的粘合性太高，对防弹特性有不利的影响。
本发明的复合材料最清楚地证明，通过使用在埋入前就已涂复了一种粘合调节剂的纱线而改善了防弹性能。本发明的最优复合材料包括那种外涂层及其外涂层的使用，由于高的强度、高伸长率的纱线以及复合材料的其它要素的组合从而确定了本发明的最优形式。粘合调节剂的涂复功能能够减少对位芳族聚酰胺纤维和树脂基体之间的粘合程度，更详细的在下面讨论。在应用时，用于纱线或纤维织物的这些粘合调节剂的重量百分比大约为0.2～5%，以便在本发明的表面密度方面实现所希望的防弹效果。调节剂约小于0.2%则防弹效果欠佳，而大于5%的话，则不会有明显改进的防弹效果。当使用粘合调节剂时，即可提供一种改善了防弹特性的复合材料。应该注意，当使用类似处理过的高断裂强度和高断裂伸长率组合物的纱体时，可获得改善特性的复合材料，不管怎样，复合材料包括一种粘合调节剂。
可以多种变化的方式应用粘合调节剂，以便在纤维的表面上提供一个均匀的分布。例如，粘合调节剂可被溶解在溶剂中，施加于各纤维上，并且分散开溶剂，或者可在吸收剂中(例如水)分散，并且施加于各纤维上，或者在缺乏其它配料的情况下，它可以被直接施加。应用的多个常用方法之一是将粘合剂分散在水中。
该粘合调节剂可称为在纱线或树脂中不易被吸收或溶解的一种固体。作为一种固体，在复合材料的制备或使用期间，它有减小流动的趋势。重要的是该调节剂减少纤维和基体之间的粘合性以限制加到纤维上的剪应力，该剪应力被认为是妨碍最大限度地利用临界纤维强度的。
对于研究中的各种复合材料来说，已发现在所规定的低调节剂添加程度的情况下即占重量大约0.2～5%，获得了所要求的各项防弹性能。使大约0.4～6磅/呎2的表面密度的情况下，调节剂的重量百分比的最优程度约为1～2%。
与本发明的对位芳族聚酰胺纱线一起使用的各类粘合调节剂是确定的氟化合物和石蜡，和其组合物。氟化合物可以描述为2-全氟烷基乙基酯，这里的2-全氟烷基乙基基团具有CnF2n+1(CH2)2-和n＝5-11的结构。实用的酯是具有聚合物形式的甲基丙烯酸，柠檬酸氨基甲酸乙酯和磷酸或其各种铵盐和类似的物品。在其它地方中，这种形式的酯示于3，282，905和3，378，609号美国专利中。各种酯可用来与其它聚合物结合，该聚合物例如是其它丙烯酸，甲基丙烯酸和/或丙烯酰胺聚合物，以促进氟化合物在对位芳族聚酰胺纤维上的粘着和分散并增加耐久力。石蜡是由石油衍生出来的具有高于室温熔点的固体。通常，一种具有大约60℃熔点的石蜡是最好的。该石蜡可与如密胺的廿二烷酸酯衍生物的结合试剂一起应用，为了促进石蜡在对位芳族聚酰胺纤维上的粘着和分散。氟化合物和石蜡的组合物是用于本发明实例中的最优表面调节剂。
试验方法防弹极限复合材料样品的防弹试验根据MIL-STD-662e进行如下被试验的一种树脂浸渍增强材料置于一个所设计的安装定位器中，使固定样品垂直于试验弹丸的弹道。该弹丸是17-格令碎片模拟弹丸(FSP)(MIL-P-46593A)和2、4、16和64格令直圆柱(RCC)弹丸，除了在此另加说明外，前述弹丸以不同速度从发射弹丸的一个试验身管被发射。对于每个树脂浸渍增强材料来说，首次发射速度预计约为弹丸的极限(V50)的速度。如果首次发射产生了一个完全的穿透，下一次发射是用于小于约50呎/秒的弹丸速度，从而获得树脂浸渍增强材料的局部穿透。另一方面，如果首次发射未穿透或产生局部穿透，下一次则以一个大于约50呎/秒的速度发射，从而获得一个完全的穿透。在获得一个局部的和一个完全的弹丸穿透之后，所用的其后的速度相对于约50呎/秒增加或减少，直到产生足够的发射以确定该树脂浸渍增强材料的防弹极限(V50)。
通过得知的最高局部穿透冲击速度和最低完全穿透冲击速度的一个算术平均值来计算该弹丸极限速度(V50)，所提供的最高和最低单独冲击速度之间的上述极限速度不大于125呎/秒。
表面密度被确定为在试验条件下的一个刚性复合材料的每单位区域的重量。
张力特性断裂强度被表述为断裂应力除以线密度。模数表述为转换成如断裂强度同样单位的内应力/应变曲线的斜率。断裂伸长率是在断裂时以原始长度为准的百分比的增量。断裂强度和模数两者首先以克/登尼尔单位计算，当乘以0.8826时即产生了毫牛顿/特(dN/tex)单位。每个所表述的量度是10次断裂的平均值。
在最少14小时的试验条件下的调节以后，在24℃和55%相对湿度时对纱线的张力特性进行测量。试验进行以前，每根纱线被扭转到一个1.1扭转倍率(例如标定为1500登尼尔的纱线被扭转大约2.1转/吋)。使用一个典型的记录应力/应变装置，每个被扭转的试样具有一个25.4厘米的试验长度并且每分钟伸长50%(以原始未伸长长度为基础)。
确定纱线的扭转倍率(TM)如下
TM＝ ((tpi)(登尼尔)1/2)/73 ＝ ((tpc)(分特)1/2)/30.3在这里tpi＝转/吋和tpc＝转/厘米例1这个实例包括本发明的平直的防弹复合材料板的制造和防弹试验及该复合材料板与用类似的材料和工艺制造的各种平板对照的防弹试验的比较，但是后述的各种平板应用了通常防弹应用中使用的能大批量供应的对位芳族聚酰胺纱线制造的纤维织物。
为制造本发明的复合材料而在纤维织物中使用的纱线具有一个平均值为857登尼尔和一个平均值为26.5克/登尼尔(gpd)/4.23%/482克/登尼尔(gpd)的断裂强度/断裂伸长率/模数。用于比较纤维织物的纱线是高强度的聚(对位亚苯基对苯二甲酰胺)，该聚合物具有840的登尼尔和26.5gpd/3.3%/750gpd的断裂强度/断裂伸长率/模数，由E.I.du Pont de Nemours and公司以Kevlar
129指定商标出售。
将每根纱线编织成为具有大约每呎31×31经纱和纬纱的平滑编织纤维织物(12.2×12.2/厘米)。冲洗每个平均在宽度方向开口的纤维织物以去除纱线油渍和经纱浆液，然后作干燥处理。冲洗和干燥过的纤维织物被浸入容有固态粘合调节剂的分散体的一个纺丝浴中，通过多个辊子去除多余的调节剂材料并在一个大约360～370°F的炉子中凝固2-4分钟，然后用水漂清该纤维织物并干燥。
粘合调节剂纺丝浴包含(1)一种分散体状态的氟化合物混合体，该混合体由两种共聚物和一种表面活性剂组成。占纺丝浴重量的1～2%的一种共聚物由大约75%的甲基丙烯酸的2-全氟烷基乙基酯和大约25%的约2-乙基己基甲基丙烯酸酯产生，这里的2-全氟烷基乙基类物质具有分子式CnF2n+1(CH2)2-，并且n具有一个由5到11的值。也占纺丝浴重量的1～2%的第二共聚物由大约97～98%的2-乙基己基甲基丙烯酸脂和2%的N-羟甲基丙烯酰胺构成;(2)作为分散体的一种蜡/密胺混合体。蜡成份大约为纺丝浴重量的1.0～2.5%，该蜡是由石油衍生出的一种石蜡，具有大约60℃(140°F)的熔点。纺丝浴含有的1.0～2.5%的密胺组份是一种密胺衍生物，这里的每个无环氮含有一个甲氧基亚甲基和一个-CH2-O-CO-C21H40基。蜡混合体的分散体是一种由Armour Hess化学公司出售的“Armeen”DM-18D和DM-14D的乙酸盐的组合物;(3)起加湿剂作用的丙酮的重量占大约0.2～0.4%;和(4)大约91～95%的水。
该纤维织物由本发明中使用的高断裂强度、高断裂伸长率的纱线构成，它具有6.87盎司/码2的干基本重量并含有重量大约为1.4%的粘合调节剂。然后用Westing house电气公司的50%酚醛树脂和50%聚乙烯醇缩丁醛的一种混合物浸渍(预浸)所述的纤维织物。该树脂与MIL-H-44099A中所描述的类似并以重量为15～18%的数量被提供。该树脂被均匀地施加到纤维织物的每一侧并靠加热被部分地凝固，在复合材料制备以前把挥发物减至到1～3%。
为制造本发明的刚性复合材料，预浸过的纤维织物被切成矩形块，大约为15″×24″，在聚酯释放膜和1/4″(6.4mm)厚铝板之间叠置31层并在200psi(1379kpa)和330°F(166℃)的一个压力机中处理60分钟。压力保持到该压力机冷却到140°F(60℃)以下为止，此后该试样从压力机中取出。取掉顶部和底部的铝板和释放膜并将复合材料切成两个11″×14″(27.9cm×35.6cm)的用于防弹试验的片。为比较起见，使用市场大量供应的防弹纱线制造的纤维织物，可用与本发明的纤维织物的同样工艺冲洗并用同样的粘合调节剂浴类似地处理。该比较纤维织物具有6.62～6.66盎司/码2的干基体重量并含有大约1.35%的粘合调节剂。该纤维织物也用同样的50/50的酚醛/聚乙烯醇缩丁醛树脂预浸到同样的树脂程度并用预浸的32层(替代31)制造同样的刚性试验板，以产生用于比较目的的等同的纤维含量。
下面的表Ⅰ和Ⅱ显示了在V50时，比较了本发明的高断裂强度，高断裂伸长率纱线的平板与相比较纱线的平板在防弹特性方面的改善和能量吸收能力。对于2格令碎块，本发明的复合材料平均高于V50的9.6%并且能量吸收能力高20%。对于16格令数个正圆柱碎块和17格令与弹丸相同的碎块，在V50方面的改善大于4%，并且在能量吸收方面的改善大于8%。对于全部的三个防弹参量，在大于99%的信任程度上其差异是明显的。
表Ⅰ-本发明的各种平板纤维表面复合材料 V50呎/秒密度表面密度%磅/呎2磅/呎2树脂 2格令 16格令 17格令正圆柱体正圆柱体碎片模拟碎片碎片弹丸1.481.8118.439891.481.8118.444051.481.7817.040621.481.7817.024161.481.7817.124201.481.7917.622571.481.7917.62238平均的V50(呎/秒) 4152 2418 2248平均能量吸收(呎/-磅)76.5207191超过比较物的改善,%V50(来自表II)9.64.13.9超过比较物的改善,%能量(来自表II)20.18.48.2
表Ⅱ-比较材料的各种平板纤维表面复合材料密度表面密度 % V50呎/秒磅/呎21磅/呎2树脂 2格令 16格令 17格令正圆柱体正圆柱体碎片模拟碎片碎片弹丸1.471.7013.636461.471.7415.438021.481.7917.439411.481.7917.139401.461.7617.037171.461.7215.037701.461.7215.036981.471.7214.623741.481.7917.422831.461.7516.622951.461.7617.023431.471.7315.121411.481.7616.121911.461.7616.821441.461.7717.42176平均 V50(呎/秒) 3788 2324 2163平均能量吸收(呎-磅)63.7191176
例2头盔是由例1中的纤维织物的每块被浸渍过的试样制成的，首先要将例1中的纤维织物切成如MIL-H44099AHelmet-GroundTroopsandParachutists(头盔-地面部队和伞兵)中所叙述的一系列彩色焰火轮花型。靠形成一层一层的彩色焰火轮花型并将各层紧钉在一起，根据MIL-H44099A中叙述的工艺在一个头形的凸模上轻微加热而作为一个头盔的预成形坯。沿着头盔各侧将每个彩色焰火轮花型的轮辐叠置，在所述各侧上，每5-6个彩色火焰火轮花型即为头盔提供一个附加层的等同物。为在整体上实现许多均匀的层，在头盔顶部置有附加的冠状层。用每种纤维织物制成各种头盔预成形坯。
与具有中等尺寸美军战斗头盔的尺寸和形状的工具钢压模相配合，在300～330°F温度以及80～100吨力模制头盔并镀铬。在将头盔壳预成形坯插入热压模之前，用蜡模分型剂抹模型的各表面。为了让挥发性物质逸出，在模制周期的前期将模型开启和闭合几次。总模制时间为15分钟。在热状态下将头盔从模型中取出，让其冷却和称重。
根据MIL-H-44099A使用在美国军队中普遍使用的2、4、16和64格令的正圆柱碎块来模拟碎片弹药实施头盔壳的防弹试验。如前述为每个碎块确定一个所用的V50。
对于由本发明的高断裂强度、高断裂伸长率纱线制成的各头盔，在每个头盔壳中使用29个模切彩色焰火轮花型外加4个冠状层，对于相比较纱线的稍薄一点的纤维织物，使用稍小尺寸但形状相同的31个彩色焰火轮花型及至少4个冠状层。这里提供了一个用于比较目的的一个等量的纤维含量和表面密度。
表Ⅲ和表Ⅳ表示了各防弹结果，由此能断定本发明头盔的V50和能量吸收能力明显高于由比较纤维织物制造的头盔。
表Ⅲ-本发明的各头盔标定的壳重 V50呎/秒%树脂磅(lbs)2格令4格令16格令64格令正圆柱体正圆柱体正圆柱体正圆柱体碎片碎片碎片碎片172.6044003551172.5841213445162.5444443429162.5344093405172.592423172.602439162.432361162.542477172.601894172.591709182.521849平均V50(呎/秒) 4344 3458 2425 1817超过比较物的改进%V50(来自表IV) 5.28 6.01 2.41 0.89平均能量吸收能力(呎-磅)83.7106209469超过比较物的改进%能量(来自表IV)10.912.35.031.96
表Ⅳ-比较材料的各头盔标定的壳重 V50呎/秒%树脂磅(lbs)2格令4格令16格令64格令正圆柱体正圆柱体正圆柱体正圆柱体碎片碎片碎片碎片17.32.554168328517.32.503899313217.62.574186334517.62.5842503293152.434127325917.02.37237217.32.56239417.32.49236215.02.45233915.02.43231517.62.54242817.62.57178417.62.571818平均V50(呎/秒) 4126 3262 2368 1801平均能量吸收能力(呎--磅)75.594.4199460
权利要求
1.一种刚性复合材料包括一个树脂基体和一组由呈现出高于4%的断裂伸长率、小于600克/旦(gpd)的模数和大于23克/旦(gpd)的断裂强度的对位芳族聚酰胺纱线制成的纤维织物层。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于该纱线占复合材料重量的50%到90%。
3.根据权利要求1的复合材料，其特征在于该树脂基体选自由聚脂、酚醛、聚酰胺和聚烯烃构成的该类物质。
4.根据权利要求1的复合材料，其特征在于用重量为0.2%到5%的固态粘合调节剂涂复对位芳族聚酰胺纱线的各纤维。
5.根据权利要求4的复合材料，其特征在于固态粘合调节剂包括2-全氟烷基乙基酯。
6.根据权利要求4的复合材料，其特征在于固态粘合调节剂包括石蜡。
7.根据权利要求4的复合材料，其特征在于固态粘合调节剂包括2-全氟烷基乙基酯和石蜡的一种组合物。
8.根据权利要求1的复合材料，其特征在于该复合材料中包含有其它材料的附加层。
9.根据权利要求1的复合材料，其特征在于该对位芳族聚酰胺是聚(对苯二甲酰对苯二胺)。
10.根据权利要求1的复合材料，其特征在于该纤维织物是被编织的。
11.根据权利要求10的复合材料，其特征在于被编织的纤维织物是一种平滑的编织型式。
12.权利要求1的复合材料具有一个头盔的形状。
全文摘要
所公开的一种刚性防弹复合材料具有埋入一种基体树脂中的一组纤维织物层，这里各层的纤维织物是由具有规定的高断裂强度和断裂伸长率的结合的对位芳族聚酰胺纱线制成。
文档编号C08J5/06GK1072226SQ92108888
公开日1993年5月19日 申请日期1992年6月26日 优先权日1991年6月26日
发明者F·福尔加, P·G·里瓦尔德 申请人:纳幕尔杜邦公司