防護制品及其制造方法

專利名稱：防護制品及其制造方法
防護制品及其制造方法 聯邦研究聲明 本發明在政府支持下按與美國陸軍士兵系統中心簽訂的合同號W911-QY-05-C-0102進行。政府在本發明中具有一定權利。
背景 本公開涉及防護服及其制造方法。更具體地，本公開涉及化學_生物防護服及其制造方法。 化學_生物防護服是在周圍環境可能存在使人暴露于有害或有毒化學品中和/或可能有害或致命生物試劑中的潛在危險時穿的。暴露于這類試劑中可能是化學制造廠、科學或醫藥實驗室或醫院內意外泄露；政府為攻擊敵方軍事力量的故意泄露；和/或和平時期罪犯或恐怖組織為制造故意傷害、恐嚇和大范圍破壞的泄露所造成的結果。為此，發展對化學和生物戰爭劑可靠而足夠的防護是非常需要的。 歷史上，用于化學_生物防護服的材料不得不為防護性而犧牲舒適性。即提供較
好防護性的防護服很不舒服，而舒適性滿意的防護服又提供不了合格的防護性。 通過限制化學或生物試劑的流通來提供對這些有害試劑合適防護性的材料的發
展，導致生產以防止水蒸汽流通為特性的材料。在相當程度上防止水蒸汽透過的材料稱做
不透氣材料。由于它們的不透氣性質，使用這些材料會阻礙人體通過排汗而散熱的能力，從
而形成負荷在穿著者身上的熱應力。例如，目前可獲得的材料一般都在穿著這種防護服的
戰士身上產生熱應力負擔。 而且，目前可獲得的化學和生物防護服也缺少使化學和生物試劑解毒的機制。這
類服裝具有吸附性化學防護體系，其作用原理是把有害液體和蒸氣吸附進吸收劑，從而被
動地阻止它們到達被防護者。但是，這些吸收劑的局限性在于它們吸附化學品的能力有限。
吸收劑的第二個局限性是，它們將不加區分地吸附不必要防護的化學品種，從而減小了吸
附要它們提供防護的化學品的有效能力。因此期望有質輕、透氣、牢固和最終對已知存在嚴
重威脅的特定試劑有自解毒作用的防護服。 發明概述 在一個實施方案中，制品包含第一層，該層包括基材和交聯在基材表面上或內部的親核有機聚合物。交聯的親核聚合物包含能與化學或生物試劑形成共價鍵的官能團。第一層還可包括位于基材表面上或內部的反應性顆粒。 在另一個實施方案中，制造制品的方法包含在基材表面上或內部交聯親核有機聚合物。交聯的親核聚合物包含能與化學或生物試劑形成共價鍵的官能團。反應性顆粒被沉積在基材表面上或內部，其中親核有機聚合物、反應性顆粒和基材形成第一層。
附圖簡述

圖1示意發生在親核聚合物，在該情況下，乙氧基化聚乙烯亞胺(PEI-0H)上的化學反應性基團與化學試劑，如沙林，之間的鍵合； 圖2示出包含第一層和任選第二層的復合材料的層疊示意 圖3是包含第一層、第二層和第三層的多層復合材料的示意 圖4是包含第一層、第二層、第三層和沉積在第一層與第二層之間的附加活性碳層的多層復合材料的示意圖； 圖5是包含第一層、第二層、第三層和沉積在第二層與第三層之間的附加活性碳層的多層復合材料的示意圖； 圖6是包含第一層和第三層以及沉積在第一層與第三層之間的附加活性碳層的多層復合材料的示意圖； 圖7(a)是表示氟磷酸二異丙酯(DFP)被涂有聚乙烯亞胺的膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)膜降低的圖； 圖7 (b)是示意DFP被涂有聚乙烯亞胺和CuAl204顆粒的膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)
膜降低的圖。
詳述 術語"一"("a"和"an")，如本文所用，不表示量的限制，而表示存在至少一個所提到的項目。本文所公開的所有范圍都包含端點且是可組合的。 術語"包含"，如本文所用，說明存在所述的特點、整數、步驟、操作、元素和/或組分，但不排斥存在或增加一項或多項其它特點、整數、步驟、操作、元素、組分和/或其基團。
如本文所用，術語"生物試劑"是指能在人或動物中造成疾病或致命性的微生物，如病毒或細菌。術語"生物試劑"也包括由這些微生物所產生并可從微生物純化和獨立利用的毒素。 應理解，當提到元素或層在另一個組件或層"之上"、"插入的"、"沉積的"或"之間"時，它可以直接在其它組件或層之上、插入的、沉積的或之間，或者還可以存在插入組件或層。 如本文所用，術語第一、第二、第三等，在本文中可用來描述不同的組件、組分、區域、層和/或部分，但這些組件、組分、區域、層和/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用來區分一種組件、組分、區域、層或部分與另一種組件、組分、區域、層或部分。因此，以下討論的第一組件、組分、區域、層或部分可以被稱做第二組件、組分、區域、層或部分而不偏離本發明的原理。 本公開的目標是可選擇性地不能滲透化學和生物試劑的復合材料。本文所述的復合材料包含能結合并去活化化學和/或生物試劑的一層或多層。在一個典型實施方案中，復合材料包含除了能結合和去活化一些化學和/或生物試劑以外還能吸收另一些化學和/或生物試劑的多層。多層復合材料被用來制造防護覆蓋物，包括化學-生物防護服。在一個實施方案中，復合材料以本文對化學和生物試劑所述的類似方式選擇性地透過放射性物質。 在一個實施方案中，復合材料包含第一層，該層包含基材和用交聯劑交聯在基材表面上或內部交聯的親核有機聚合物。在一個實施方案中，所述基材是多孔基材。具體地說，基材包含貫穿材料厚度或從一面到另一面的相互連接的多個孔。所述孔的存在允許某些液體或氣體移動通過材料。所述孔可以是開孔或閉孔。對于復合材料，希望含有開孔。親核有機聚合物可以交聯在多孔基材的孔內。 基材可包含微孔膜、澆注薄膜、紡織織物(織造或非織造)或其中的任意組合。
有多類聚合物可用來形成基材。能用的聚合物的實例包括選自如下的聚合
4物聚烯烴類、聚酰胺類、聚碳酸酯類、纖維素聚合物類、聚氨酯類、聚酯類、聚醚類、聚丙烯酸酯類、共聚醚酯類、共聚醚酰胺類、脫乙酰殼多糖、氟聚合物類和包含至少一種上述聚合物的組合。具體地，基材可包含選自如下的氟聚合物聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯)、聚(氧化四氟乙烯-共-氧化二氟亞甲基)(poly (tetrafluoroethylene oxide_co_difluoromethylene oxide)、 聚(四 氟 乙
烯-共-全氟(丙基乙烯基醚))和包含至少一種上述氟聚合物的組合。在一個優選實施
方案中，基材包含聚四氟乙烯(PTEE)，甚至更優選膨脹的多孔PTFE (ePTFE)。
可以用選自例如如下的方法使基材多孔打孔、拉伸、膨脹、鼓泡或萃取(extract)基材和包含至少一種上述方法的組合。制造多孔基材的方法也可包括發泡、切片或澆注任何所述材料。在一個實施方案中，制造多孔基材的方法是擠出細粉狀顆粒和潤滑劑的混合物。壓延擠出物可以在一個或多個方向上進行膨脹或拉伸，以形成與結點(node)連接的原纖，形成三維矩陣或格子(lattice)型結構。在一個實施方案中，術語"膨脹"是指拉伸到材料的彈性極限以上，以對原纖引進永久變形或伸長率。 可以在貫穿所述基材產生連續的孔。基材的孔隙率可以大于或等于基材的約10vol%。具體地，孔隙率可以在約10vol^ 90vol^范圍內。孔的直徑可以在孔與孔之間是均勻的，以及這些孔可以界定規則的周期性圖形。或者，孔的直徑可以在孔與孔之間不同，以及這些孔可界定不規則的非周期性圖形。多孔聚合物基材中也可用具有規則、不規則、周期性和非周期性圖形的孔的組合。孔的直徑可以小于或等于約50微米(ym)。具體地，孔的直徑可以是約0. 01 ii m 約50 ii m。 多孔基材可以是三維矩陣或具有包含很多被很多原纖互連的結點的格子型結構。結點和原纖的表面界定基材內的很多孔。 在一個實施方案中，可聚合親核有機聚合物和交聯劑被沉積在第一層的基材上。親核有機聚合物在基材表面上形成薄涂層或薄膜。此外，如果基材是多孔的，則可以用包含親核有機聚合物的溶液來部分或完全浸漬基材的孔。溶液也可以包含反應性顆粒。任選地，涂布時，使親核有機聚合物原位交聯到基材表面上和/或基材內部，例如，在基材的孔內。
適用的親核有機聚合物選自如下聚烷撐亞胺類(polyalkyleneimines)，如聚乙烯亞胺；聚胺類，如聚乙烯胺和聚烯丙胺；聚乙烯醇類；聚酯類；聚酰胺類；聚烷撐二醇衍生物類，例如，聚乙二醇和聚丙二醇衍生物類和胺取代的聚乙二醇和聚丙二醇類；聚丙烯酸酯類，如胺取代和醇取代的聚丙烯酸酯類；官能化的烯烴聚合物；聚乙烯胺和聚乙烯醇的共聚物及包含至少一種上述親核聚合物的組合。尤其可以用聚乙烯亞胺，包括支化或線性聚乙烯亞胺、酰基化聚乙烯亞胺或乙氧基化聚乙烯亞胺。更尤其可以用乙氧基化聚乙烯亞胺(PEI-0H)作為親核有機聚合物。 用來交聯親核有機聚合物的交聯劑按其交聯親核有機聚合物的能力進行選擇，以有利于親核有機聚合物與基材的粘結。在一個實施方案中，親核有機聚合物的交聯防止了交聯的親核有機聚合物從基材中脫落。 交聯劑的實例包括選自如下的那些交聯劑氨基甲酸酯、封端和未封端的異氰酸酯類，聚合的聚環氧化物類、多元酯類、醛類、甲醛類和蜜胺甲醛類、酮類、鹵代烷類、有機酸類、脲類、酸酐類、酰鹵類、氯甲酸酯類、丙烯腈類、丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、碳酸二烷基酯類、硫代異氰酸酯類、硫酸二烷基酯類、氨腈類、卣代甲酸酯類和包含至少一種上述交聯劑的組合物。尤其可以用氨基甲酸酯類，也稱做氨基甲酸乙酯類，作為交聯劑。例如，交 聯劑可以是l，3，5-三嗪氨基甲酸酯。1，3，5-三嗪氨基甲酸酯交聯劑的實例包括三(丁氧 基羰基氨基)-l，3，5-三嗪、三(甲基羰基氨基)-l，3，5-三嗪和混合型三-取代的(甲氧 基/ 丁氧基羰基氨基)-1 ， 3， 5-三嗪體系。在優選實施方案中，交聯劑是聚酰胺_表氯醇， 如可獲自Hercules, Inc.的Polycup 172。 第一層也包括位于基材表面上或在基材內部的反應性顆粒。反應性顆粒具有與化 學和/或生物劑反應，從而去活化這類試劑的能力。反應性顆粒還可具有吸收某些化學和 /或生物試劑的能力。尤其反應性顆粒的大表面積為發生化學和/或生物試劑的吸收和去 污染提供了反應性場所。在一個實施方案中，反應性顆粒被分散在包含親核有機聚合物的 薄涂層或薄膜內。 反應性顆粒可以由多種材料組成，包括金屬或金屬氧化物在內。例如，反應性顆 粒可以由銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ag)、錫(Sn)、銅(Cu)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅 (Zn)或包含一種或多種上述金屬的組合組成。可組成反應性顆粒的金屬氧化物的實例包括 Ag0、 Ti02、 Al203、MgO、 Cu0、 CuAl203、 Ce02、 Zn0或它們的組合。在優選實施方案中，反應性顆 粒由銀或氧化銀組成。 反應性顆粒可具有任何形狀，包括，但不限于，球形、多角形或圓柱形。在一個實施 方案中，反應性顆粒的平均直徑在約lnm 約10iim范圍內。在一個實施方案中，反應性顆 粒的平均直徑在約lnm 約2000nm范圍內。在一個實施方案中，反應性顆粒的平均直徑在 約3nm 約1000nm范圍內。在另一個實施方案中，反應性顆粒的平均直徑在約5nm 約 500nm范圍內。在還有一個實施方案中，所述反應性顆粒的平均直徑在約10nm 約200nm 范圍內。 在一個實施方案中，親核有機聚合物和交聯劑被一起組合(combine)在溶劑內以 形成溶液，然后把它涂布到基材上。反應性顆粒也可以在把溶液涂布到基材上之前加進溶 液。溶液可以用多種方法涂布到基材上，包括浸涂、噴涂、浸軋涂(padding)、刷涂、流涂、電 涂、縫模涂布或靜電噴涂。尤其可有效地利用縫模涂布法。然后，可固化該材料如下在一 定溫度加熱一段時間，原則是足以促進交聯反應并蒸發所有的殘余溶劑。加熱可以在涂布 程序之后發生在烘箱內，或通過把輥_對_輥或縫模涂布法中所用輥的溫度設定到足以干 燥掉溶劑并交聯親核有機聚合物的程度。 親核有機聚合物的用量可以是溶液總重量的約lwt^ 約95wt%。親核有機聚合 物的用量尤其可以是約5wt^ 約60wt^，更尤其約10wt^ 約50wt^。交聯劑的用量可 以是溶液總重量的約0. lwt % 約50wt % 。交聯劑的用量尤其可以是約lwt % 約20wt % ， 更尤其約5wt^ 約15wt%。 反應性顆粒的用量可以是溶液總重量的約0. lwt^ 約50wt%。在另一個實施方 案中，反應性顆粒的用量可以是溶液總重量的約0. 5wt^ 約20wt^，更尤其約0. 5wt% 約5wt%。 在一個實施方案中，交聯親核聚合物和分散在其中的反應性顆粒在基材表面上形 成涂層。涂層厚度可變，以提供所需程度的防護。而且，所施涂層的厚度與所施交聯親核聚 合物的重量直接相關。具體地，施涂在基材上的涂層重量是約1 約100g/m2，更尤其該重 量是約3g/m2 約50g/m2，甚至更尤其約5g/m2 約40g/m2。涂層在厚度上可以是均勻的或具有自一個區域到另一個區域變化的厚度。在另一個實施方案中，交聯親核聚合物和反應 性顆粒被浸漬在基材的孔內。在又一個實施方案中，交聯親核聚合物和反應性顆粒可同時 被涂布在基材表面和基材的孔內。 如上所述，交聯劑按其交聯親核有機聚合物的能力進行選擇，以有利于親核聚合 物纏結在基材上和/或基材的孔內和四周。此外，交聯劑還可按其把化學反應性官能團加 進親核聚合物內的能力進行選擇。這些官能團具有結合化學或生物試劑的能力。
在一個實施方案中，第一層的交聯親核有機聚合物包含能與化學或生物試劑形成 共價鍵的官能團。化學或生物試劑可以與交聯反應前存在于親核聚合物上的反應性基團相 結合。或者，化學或生物試劑也可以通過交聯劑與提供到交聯親核聚合物上的未反應官能 團相結合。圖l給出了能發生在親核聚合物，在此情況下，乙氧化基聚乙烯亞胺(PEI-0H) 上的化學反應性基團與化學試劑，如沙林，之間的共價鍵合。例如，如圖l所示，一種可能的 機理是神經毒劑沙林的水解和與PEI-OH分子上的羥基形成共價鍵的結合。或者，沙林與 PEI-OE之間的共價鍵合可以因受到氮而非氧的親核攻擊而形成。由于毒素與交聯親核聚 合物之間的這種共價相互作用，沙林分子不僅被鍵合到親核聚合物的表面而且還被去活化 了，并因此不再能發揮毒性作用。因此，包含多孔聚合物基材、交聯親核聚合物和反應性顆 粒的第一層，不是簡單地吸收或封堵化學或生物試劑，而是能去活化與該層發生接觸的試 劑。 在一個實施方案中，復合材料包含上述第一層和鄰接到或沉積在第一層上的任選 第二層。圖2給出了包含第一層10和任選第二層20的復合材料100的層疊示意圖。
任選的第二層20包含多孔聚合物基材。任選第二層20的多孔聚合物基材可以由 與第一層10中存在的相同聚合物材料組成。或者，第二層20的多孔聚合物基材由不同于 第一層10的聚合物制成。在一個實施方案中，第二層20的多孔聚合物基材未經改性，即它 包含未交聯在表面或孔內的親核聚合物。在另一個實施方案中，第二層20包括包含交聯親 核有機聚合物的多孔聚合物基材。 在一個實施方案中，復合材料包含任選的第三層，該第三層包含織物材料。任選的 第三層一般都沉積在第二層20上與沉積了第一層的表面相反的表面上，即第一層和第三 層被沉積在第二層的兩個相反表面上。第三層的織物可以由織造或非織造材料制成。織 物可以從任何適合于計劃特定最終用途的合成或天然纖維制成。織物的實例包括選自如 下的那些織物聚酰胺類、聚酯類、棉、芳族聚酰胺類和包含至少一種上述織物的組合。具 體地，織物可以是棉/尼龍以約50份棉配比約50份尼龍的混合物并帶有耐久的防水涂層 (finish)。 在復合材料中還可包括其它添加劑來進一步提高多層復合材料結合和去活化化 學和生物試劑的能力。這類試劑的實例包括抗微生物劑、對已知的化學和/或生物試劑具 有活性的酶和化學吸收劑。其它添加劑可以選擇性地沉積在第一、第二或第三層上。
在一個實施方案中，可以在一層或多層中加進抗微生物劑。如本文所用，"抗微生 物劑"是具有抗病毒(殺死或抑制病毒的復制)、抗菌(抑菌或殺菌)和/或抗真菌(殺死 或抑制真菌的復制)性能的試劑。因此，復合材料中加入一種或多種抗微生物劑就提供了 另一種機制，它與第一層協同作用，殺死、去活化或抑制微生物劑，如細菌和病毒的生長。
在一個實施方案中，可以把抗微生物化合物，如季銨鹽、N-鹵代胺、抗微生物金屬和/或抗微生物金屬氧化物直接涂布在第一層的表面上，或第二層的表面上，或任選地加 進第三層的織物中。具有抗微生物活性的季銨鹽的實例包括選自如下的季銨鹽氟硼酸 四烷基銨、氟硼酸烷基吡啶鎗、氯化鯨蠟基吡啶鎗(CPC)、溴化十二烷基三甲基銨(DTAB)、 N- (3-氯-2-羥丙基)-N， N-氯化二甲基十二烷基銨、1 ， 3-雙-(N， N-氯化二甲基十二烷基 銨)-2-丙醇、氯化十二烷基三甲基銨(DTAC)、N-(l-(2，3-二油酰基氧基)丙基)-N，N，N-氯 化三甲基銨(D0TAP)、N-(l-(2，3-二油基氧基)丙基)-N，N，N-氯化三甲基銨(D0TMA)、溴化 二甲基二 (十八烷基)銨(DDAB)、N，N-二油基-N，N-氯化二甲基銨(DODAC) 、 1， 2-二油酰 基氧基-3- (N， N， N-三甲基氨基)氯化丙烷(1 ， 2-dioleoyloxy-3- (N， N， N-trimethylamino) propane chloride) (D0TAP)和包含至少一種上述季銨鹽的組合。抗微生物金屬的實例包括 選自如下的金屬銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、錫(Sn)、銅(Cu)、銻(Sb)、鉍 (Bi)、鋅(Zn)和包含一種或多種上述金屬的組合。尤其能用例如Ag、Au、Cu的抗微生物金 屬。或者，也可以用抗微生物金屬化合物，且包括選自如下的金屬化合物金屬氧化物、含金 屬離子_交換化合物、含金屬沸石、含金屬玻璃和包含至少一種上述金屬化合物的組合。尤 其能用金屬氧化物。金屬氧化物的實例包括選自如下的金屬氧化物AgO、Ti02、Al203、MgO、 Cu0和包含至少一種上述金屬氧化物的組合。 可以用幾種不同方法把抗微生物金屬或金屬化合物的"金屬流"沉積到第一層和/
或第二層的表面上。尤其能用物理蒸氣沉積(PVD)法使金屬沉積到第一或第二層表面上。
物理蒸氣沉積法使來自蒸氣的金屬， 一般是一個原子一個原子地，沉積到基材表面上。PVD
法包括選自如下的方法真空或電孤蒸發、熱蒸氣沉積、濺射和磁控電子管濺射。 在另一個實施方案中，用于第三層的織物也可以用對熟知化學戰爭毒劑具有活性
的酶進行表面處理。所述酶能按它們酶降解化學試劑如沙林、索曼、塔崩、芥子齊U、VX和俄羅
斯VX神經毒劑的能力進行選擇。這類酶的實例包括選自如下的酶有機磷水解酶(ora)、
有機磷酸酸酐水解酶(organophosphorus acid anhydrolase) (0PAA)和氟磷酸二異丙酯酶
(DFPase)以及包含至少一種上述酶的組合物。上述酶能被固定在第三層中所用織物的表
面上并保留它們去活化和/或降解已知化學試劑的能力，從而提供對這些試劑的初級防護層。 在又一個實施方案中，在復合材料中插入任選的化學吸收材料層，如活性碳或金 屬有機骨架。以下的敘述將提及活性碳層來進行，但應理解也能用其它化學吸收材料，如金 屬有機骨架取代之。 可以把活性碳層沉積在單個的第一層上或鄰接于第一層(即活性碳層代替第二 或第三層)；插在第一層與任選的第二層之間；或插在第二層與任選的第三層之間。或者， 在沒有任選第二層的情況下，可以把活性碳層插在第一層與第三層之間。圖3，4，5和6是 多層復合材料100的示意圖。在圖3中，第二層20被插在第一層10與第三層30之間并與 第一層10和第三層30接觸。圖4表示活性碳層40插在第二層20與第三層30之間，而圖 5表示活性碳層40插在第一層10與第二層20之間的另一種結構。最后，圖6示意活性碳 層插在第一層10與第三層30之間。 可以在例如泡沫、織物、氈或紙的載體內浸漬活性碳，并稱此種形式為活性碳纖維 (ACF)。活性碳吸收劑可直接加在載體的纖維內。或者，也能用粘結劑或樹脂把球狀活性碳 吸收劑粘結到紡織品載體上。ACF材料以其吸收大量氣體的能力、它們的耐熱性和耐酸堿性為特征。ACF材料能非特定地吸收很多物質，如有機蒸氣，如汽油、醛類、醇類和酚；無機 氣體，如N0、 N02、 S02、 H2S、 HF、 HC1等；以及在水溶液內的物質，如染料，C0D、 B0D、油、金屬離 子、貴金屬離子；和細菌。尤其能用基于高活化硬碳球固定在紡織載體織物如SARATOGATM織 物上的復合材料過濾織物。因此，包括活性碳層能對有毒氣體提供附加阻隔并因此提高復 合材料濾去非特定化學試劑的能力。 在一個實施方案中，包含至少一層或多層的復合材料是可選擇性滲透的。為此復
合材料能有效地濾去化學和生物試劑，同時仍然保留約1 約12千克每平方米每24小時
(kg/m2/24h)，尤其高達約6kg/m724h，更尤其高達約8kg/m724h的濕氣傳輸率("MVTR")，
而對人體健康有害的物質的傳輸率則低到足以防止發生受傷、生病或死亡。 在另一個實施方案中，層合復合材料能用于很多生產制品的制造，或作為所述制
品中的組件，所述制品包括防護服制品，尤其擬保護穿著者或使用者免受暴露于毒性化學
和/或生物試劑而造成傷害的衣服、外套或其它制品。 在又一個實施方案中，防護服制品是適用于保護軍人和對突發事件中可能遇到的 已知和未知化學和生物試劑首先響應者的化學_生物防護服。或者這些制品要用來在有害 物質(HAZMAT)事發期間保護清理人員免受化學或生物試劑，或在很多醫療應用中作為對 毒性化學和/或生物試劑的防護。 防護服制品的實例包括選自如下的制品連體工作服、防護套服、外套、夾克、限用
防護服、雨具、滑雪褲、手套、襪子、靴子、鞋和靴套、褲子、頭罩、帽子、面罩和襯衣。 在另一個實施方案中，復合材料能用來產生防護覆蓋物，如油布，或集體掩蔽物，
如帳蓬，以防化學和/或生物戰爭毒劑。 包含本文所述復合材料的制品具有鍵合和去活化很多化學和生物試劑的能力。化 學試劑的實例包括選自如下的試劑神經毒劑，如沙林、索曼、塔崩和VX;糜爛劑，如硫芥； 路易斯毒氣，如2-氯乙烯基二氯胂；氮芥；催淚氣和暴動控制劑；以及包含至少一種上述化 學劑的組合。可能的生物試劑的實例包括選自如下的試劑病毒，如天花、造成腦炎的病毒 和造成出血熱的病毒；細菌，如鼠疫耶爾森氏菌、霍亂孤菌、土拉熱弗那西絲菌、立氏立克次 體、炭疽桿菌、伯氏考克斯體和肉毒桿菌；和毒素，如蓖麻毒素、葡萄球菌B型腸毒素、單端 孢真菌毒素和霍亂毒素；以及包含至少一種上述生物試劑的組合。除以上所列的那些試劑 以外，有害物質的實例還包括一些殺蟲劑，尤其有機磷酸鹽殺蟲劑。 在一個實施方案中，提供制造包含復合材料的制品的方法。復合材料的多層能用 任何合適的方法組裝在一起，使組裝件作為整體發揮作用，而各層起部分作用。能用來從復 合材料制造制品的方法包括以不連續粘結法，如不連續的(discrete)膠粘劑圖形或點粘 法；機械連接法，如縫制或其它固定法；可熔纖網和熱塑性紗布；部分或全部地在多層上或 其內部的直接涂層法，把多層組合起來，以此種方式使它們彼此連結發揮作用。
由于本文所述的復合材料較之目前用于其它可購得服裝的材料更薄、更輕，也由 于復合材料的MVTR良好，所以從該復合材料制成的制品將比目前可得到的穿起來更輕、更 舒服。結合復合材料鍵合和去活化化學和/或生物試劑能力，從本復合材料制成的制品將 為需要防護免受有害試劑的人員提供更舒適和有效的阻隔。
9實施例 以下實施例僅旨在說明按照本發明的方法和實施方案，所以不應把它們看成對權
利要求的限制。
實施例1 用2-丙醇和20wt^可獲自Cytec Industries Inc.的Cylink⑧2000的交聯溶 液制成25wt^支化聚乙烯亞胺的原液。用該溶液，以縫模涂布法，按 20g/m2的涂布量，涂 布到ePTFE膜基材上并在18(TC下固化10min。用該材料作為對比材料。在相同條件下，但 用含有0. 5wt^用超聲法直接混進的CuAl204納米顆粒粉末并機械攪拌10min的原液，制成 第二個樣品。用31P固態NMR分析來比較這兩種材料，以10g/m2的挑戰性試驗水平，對氟磷 酸二異丙酯，即沙林試劑的化學模擬物的分解監控24h。如圖7(a)和7(b)所示，包含聚乙 烯亞胺和CuAl204納米顆粒的涂層在分解氟磷酸二異丙酯方面比僅含聚乙烯亞胺的涂層更 有效。 本文所公開的所有范圍都包括端點在內，且端點可彼此組合。術語"第一"、"第二" 等，如本文所用，不表示任何順序、量或重要性，而是用來區分一種元素與另一種元素。與數 量連用的修飾詞"約"和"近似于"包括所述的值并含有上下文中規定的意思(例如，包括 與特定量的測量相關的誤差程度)。在敘述本發明的內容(尤其下列權利要求的內容)中， 用術語"一"和"這"及類似提法應看成包括單數和復數在內，除非文中明示或上下文明顯 不同于此。 雖然已結合很多實施方案對本發明作了描述，但本發明不限于這些公開的實施方 案。相反，對本發明可作修正，以加進任意多本文尚未描述但與本發明的精神和范圍是一致 的變化、更替、取代或等代安排。此外，雖然已描述了本發明的多個實施方案，但應理解本發 明的發明點可以只包括部分所述的實施方案。因此，本發明不應被看作受前述說明的限制， 而僅受所附權利要求的范圍的限制。
權利要求
制品，所述制品包含第一層，所述第一層包含基材；交聯在基材表面上或內部的親核有機聚合物，其中交聯的親核聚合物包含能與化學或生物試劑形成共價鍵的官能團；和位于基材表面上或內部的反應性顆粒。
2. 權利要求l的制品，其中親核有機聚合物包含選自如下的聚合物聚乙烯亞胺、聚胺 類、聚乙烯醇類、聚酯類、聚酰胺類、聚亞烷基二醇衍生物類、胺_取代的聚乙二醇和聚丙二 醇、聚丙烯酸酯類、官能化的烯烴聚合物、聚乙烯胺和聚乙烯醇的共聚物以及包含至少一種 上述親核聚合物的組合。
3. 權利要求l的制品，其中反應性顆粒包含銀、金、鉬、鈀、銥、錫、銅、銻、鉍、鋅或包含 一種或多種上述金屬的組合。
4. 權利要求1的制品，還包含包含多孔聚合物基材的第二層，其中所述第二層與第一層接觸。
5. 權利要求4的制品，還包含包含織造或非織造織物層的第三層，其中所述第三層與第二層接觸。
6. 制造制品的方法，包含在基材表面上或內部交聯親核有機聚合物，其中交聯的親核聚合物包含能與化學或生 物試劑形成共價鍵的官能團；禾口在基材表面上或內部沉積反應性顆粒； 其中親核有機聚合物、反應性顆粒和基材形成第一層。
7. 權利要求6的方法，還包含在第一層的表面上沉積第二層；所述第二層包含多孔聚 合物基材。
8. 權利要求7的方法，還包含在第二層的表面上沉積第三層，其中第二層沉積在第一 層與第三層之間。
9. 權利要求6的方法，其中親核有機聚合物包含選自如下的聚合物聚乙烯亞胺、聚胺 類、聚乙烯醇類、聚酯類、聚酰胺類、聚亞烷基二醇衍生物類、胺-取代的聚乙二醇和聚丙二 醇、聚丙烯酸酯類、官能化的烯烴聚合物、聚乙烯胺與聚乙烯醇的共聚物以及包含至少一種 上述親核聚合物的組合。
10. 用權利要求6的方法制成的制品。
全文摘要
防護制品包含第一層，該第一層包含基材和交聯在基材表面上或內部的親核有機聚合物。該交聯親核聚合物包含能用來與化學或生物試劑形成共價鍵的官能團。第一層還包括位于基材表面上或內部的反應性顆粒。
文檔編號A41D31/02GK101712222SQ200910165068
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月30日 優先權日2008年9月30日
發明者G·C·達維斯, J·J·斯通, V·班薩爾 申請人:通用電氣公司