[发明专利]防刺穿复合材料

说明书

                  发明背景

发明领域

本发明涉及防刺穿结构，包括高性能纱的织物层与不饱和含量的柔性聚合物基质树脂的组合。

先有技术讨论

法国实用新型证书号2,572,260，1987-07-24公开，非常一般地公开道，芳族聚酰胺织物层可置于鞋底(大底)中以防止由于踏在锐利物体上可能造成的伤害。

国际公开号WO97/04675，1997-02-13公开，公开了一种靴底，包含至少10层面积密度小于4盎司/平方码(136g/m²)的芳族聚酰胺织物，用于防止爆炸性损坏。

国际公开号WO96/26655，1996-09-06公开，公开了一种靴底，包含至少1层面积密度大于15盎司/平方码(509g/m²)的芳族聚酰胺织物，用于防止爆炸性损坏。

美国专利5,185,195，1993-02-09授予G.A.Harp11等人，公开了一种防刺穿结构，采用至少2层由各种不同高性能纤维制成的织物。

美国专利5,578,358，1996-11-26授予B.E.Foy等人，公开了一种纯织物的、防刺穿服装制品。

                    发明概述

本发明涉及防刺穿复合材料，尤其是防刺穿鞋底成分，该成分包含多层机织芳族聚酰胺纱线和基质树脂，该基质树脂与多层机织纱线结合，将相邻层维系在一起并限制每层中单根纤维的相对移动，其中芳族聚酰胺纱线层，机织成0.9～1.0的紧密系数，基质树脂的存在量占这些层与基质树脂总重量的4～30wt％。

这样的基质树脂含量一方面能使纱线保持在一定位置，另一方面又不完全充满纱线之间的空隙或纱线内纤维之间的空隙。

                     详细说明

钉子和荆棘之类从下面扎不透的鞋在诸如建筑和林业之类各种各样领域中是非常重要的。本发明涉及一种用作鞋底成分的防刺穿复合材料，包括许多规定层数的机织芳族聚酰胺纱线与基质树脂的特定组合。

所谓“芳族聚酰胺”是指这样的聚酰胺，其中至少85％的酰胺(-CO-NH-)键直接与2个芳环相连接。合适的芳族聚酰胺纤维描述在《人造纤维——科学与技术》，卷2，章节标题“成纤芳族聚酰胺”，p.297中，W.B1ack等人，国际科学出版社，1968。芳族聚酰胺纤维还公开在美国专利4,172,938、3,869,429、3,819,587、3,673,143、3,354,127以及3,094,511中。

添加剂可与芳族聚酰胺配合使用，还发现，高达10wt％其他聚合物材料可与芳族聚酰胺掺混，或者可使用这样的共聚物：它具有高达10％其他二胺作为该芳族聚酰胺的二胺替代物或者使用高达10％其他二酰氯来代替该芳族聚酰胺的二酰氯。

对位芳族聚酰胺是本发明纤维中的主要聚合物，而聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)则是优选的对位芳族聚酰胺。所谓PPD-T是指由对苯二胺与对对苯二甲酰氯按1摩尔对1摩尔的比例聚合生成的均聚物，也涵盖少量其他二胺与对苯二胺相配合以及少量其他二酰氯与对苯二甲酰氯相配合生成的共聚物。一般而言，其他二胺和其他二酰氯的用量最高可达对苯二胺或对苯二甲酰氯的约10mol％，或许稍高一些，只要其他二胺或其他二酰氯不具有干扰聚合反应的活性基团。PPD-T也指结合进其他芳族二胺和诸如2，6-萘二甲酰氯或氯-或二氯对苯二甲酰氯之类的其他芳族二酰氯所生成的共聚物；只要该其他芳族二胺和芳族二酰氯的存在量不妨碍各向异性纺丝原液的制备就行。PPD-T的制备描述在美国专利3,869,429、4,308,374以及4,698,414中。

本发明使用的纱线必须兼具高强度与高断裂伸长，以便产生高韧性。强度应至少是19g/dtex(克/分特)(21.1g/d(克/旦))，而且对强度不存在已知的上限。低于约11.1g/dtex，纱线将不具有提供有意义保护的足够强度。断裂伸长应至少是3.0％，而对于伸长，不存在已知的上限。断裂伸长小于3.0％，将导致纱线发脆，并导致其韧性低于作为本文标的的保护作用的要求。

“韧性”是纱线在拉伸应力/应变试验中直至其失效点之前吸收能量的能力的度量。韧性有时亦称之为“断裂能”。韧性或断裂能是强度与断裂伸长的组合，并由应力/应变曲线下方从零应变到断裂所围成面积来表示。至少35J/g的纱线韧性据信是在本发明实施中为实现足够防刺穿所需要的；优选至少38J/g的韧性。