CN107543450B - 一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于防弹陶瓷的防弹头盔，包括外壳和悬挂件，所述外壳从内到外依次为背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层和表面外观层，所述防弹陶瓷层由若干防弹陶瓷片经多孔陶瓷连接层相互连接而成。本发明还提供上述基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法。本发明通过将若干防弹陶瓷片组合形成陶瓷片层，并在此陶瓷片层的上表面、各陶瓷片直接的缝隙中及陶瓷片层的下方形成陶瓷连接层，从而将陶瓷片层连成整体同时各陶瓷片之间的连接强度不至于过大，在提高陶瓷片层的整体强度的同时还有效提高了其连续防弹性能。
Description
技术领域
本发明涉及防弹头盔技术领域，特别是一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法。
背景技术
防弹头盔的适用对象主要是装备部队的作战人员，主要分美式和德式两种头盔。除了老式的钢盔以外，目前用作防弹头盔的主要材料是超高分子量聚乙烯纤维；芳族聚酰胺两种材质，超高分子量聚乙烯纤维材质头盔更加轻便，防公安部二级要求重量仅为1.2kg。步兵防弹头盔能防破弹片和直射子弹，一般要求能抵御5m外的9mm口径手枪弹丸和弹片的冲击。
公告号为CN104215123B的专利文献，公开了一种内置防弹陶瓷的防弹头盔，包括外壳和悬挂件，所述外壳从内到外依次为背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层和表面外观层，所述防弹陶瓷层是由氧化铝、碳化硅或者碳化硼陶瓷制成的，其通过防弹陶瓷层进一步加强防弹头盔的防弹效果，保证佩戴者的生命安全。然而，该产品的防弹陶瓷层为单层整体式设计，其在首次受到子弹冲击后就会有大面积陶瓷层开裂粉碎，难以抵挡后续子弹的冲击，其连续防弹能力不佳。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法，解决了整体式防弹陶瓷头盔连续防弹能力不佳的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明首先提供一种基于防弹陶瓷的防弹头盔，包括外壳和悬挂件，所述外壳从内到外依次为背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层和表面外观层，所述防弹陶瓷层由若干防弹陶瓷片经多孔陶瓷连接层相互连接而成。
优选的，所述背衬层是由芳纶或者PE制作而成。
优选的，所述防溅射层是由高强纤维织物制作而成。
优选的，所述防弹陶瓷片是由氧化铝、碳化硅或者碳化硼陶瓷制备而成。
优选的，所述表面外观层为尼龙布层或者喷塑层。
本发明还提供一种上述基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚氨酯海绵置于顶面开口的呈头盔形状的下模内，然后将若干防弹陶瓷片相互紧贴铺满聚氨酯海绵的上表面；
步骤二：将中模压在防弹陶瓷片层上，所述中模设有若干透孔；
步骤三：将氮化铝、钠膨润土、钙膨润土、硅溶胶、碳化硼加入到水中，在球磨罐中球磨3～5小时，混合均匀形成混合浆液；
步骤四：将所述混合浆液倒入到中膜内，然后缓慢将上模压在中模上面，直至上模的下表面与中模的上表面紧贴；
步骤五：将整体结构模型在烘箱中干燥4～5小时，然后加入到烧结炉中，在1.5～2MPa的氮气环境下升温至150～280℃，加热固化10～30分钟，脱模，继续升温至450～650℃，保温30～45分钟，然后升温至1400～1600℃，焙烧5～7h后，继续升温至1700～1800℃，保温3～5小时后缓慢降温至1000～1200℃，继续焙烧9～15h，然后自然降温，得到所述防弹陶瓷层；
步骤六：将背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层及表面外观层复合在一起，得防弹头盔成品。
优选的，所述中模的厚度为0.5～1mm，所述透孔的孔径为0.5～1cm。
优选的，所述透孔凸出中模的外表面1mm。
优选的，所述聚氨酯海绵的厚度为0.5cm，孔隙率为90～95％。
优选的，所述浆液中各组分的质量百分比分别为：氮化铝41～58％，钠膨润土1～2％，钙膨润土2～3％，硅溶胶2～3％，碳化硼12～14％，其余为水。
本发明的积极效果：本发明通过将若干防弹陶瓷片组合形成陶瓷片层，并在此陶瓷片层的上表面、各陶瓷片直接的缝隙中及陶瓷片层的下方形成陶瓷连接层，从而将陶瓷片层连成整体同时各陶瓷片之间的连接强度不至于过大，在提高陶瓷片层的整体强度的同时还有效提高了其连续防弹性能。
附图说明
图1是本发明优选实施例所述防弹陶瓷层的制作示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明优选实施例提供一种基于防弹陶瓷的防弹头盔，包括外壳和悬挂件，所述外壳从内到外依次为背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层和表面外观层，所述防弹陶瓷层由若干防弹陶瓷片经多孔陶瓷连接层相互连接而成。
所述背衬层是由芳纶或者PE制作而成。
所述防溅射层是由高强纤维织物制作而成。
所述防弹陶瓷片是由氧化铝、碳化硅或者碳化硼陶瓷制备而成。
所述表面外观层为尼龙布层或者喷塑层。
如图1所示，本实施例还提供上述基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将聚氨酯海绵2置于顶面开口的呈头盔形状的下模1内，然后将若干防弹陶瓷片3相互紧贴铺满聚氨酯海绵2的上表面；
步骤二：将中模4压在防弹陶瓷片层上，所述中模4设有若干透孔；
步骤三：将氮化铝、钠膨润土、钙膨润土、硅溶胶、碳化硼加入到水中，在球磨罐中球磨3～5小时，混合均匀形成混合浆液；
步骤四：将一定量的混合浆液倒入到中模4内，然后缓慢将上模5压在中模4上面，直至上模5的下表面与中模4的上表面紧贴；为防止对聚氨酯海绵造成挤压，下模1余中模4间的边缘处设有限位柱6；
步骤五：将整体结构模型在烘箱中干燥4～5小时，然后加入到烧结炉中，在1.5～2MPa的氮气环境下升温至150～280℃，加热固化10～30分钟，脱模，继续升温至450～650℃，保温30～45分钟，然后升温至1400～1600℃，焙烧5～7h后，继续升温至1700～1800℃，保温3～5小时后缓慢降温至1000～1200℃，继续焙烧9～15h，然后自然降温，得到所述防弹陶瓷层；
步骤六：将背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层及表面外观层复合在一起，得防弹头盔成品。
所述中模的厚度为0.6mm，所述透孔的孔径为0.8cm。
所述透孔凸出中模的外表面1mm，以便于中模与陶瓷片间形成一定间隙，便于浆液的填充以形成陶瓷片上表面的陶瓷连接薄层。
所述聚氨酯海绵的厚度为0.5cm，孔隙率为90～95％。
所述浆液中各组分的质量百分比分别为：氮化铝41～58％，钠膨润土1～2％，钙膨润土2～3％，硅溶胶2～3％，碳化硼12～14％，其余为水。
通过本发明的独特制作工艺制作的防弹头盔，其防弹陶瓷层在受到子弹击中时只限于某块陶瓷片的破碎，不会产生陶瓷层整体大面积的开裂和破碎，从而使得头盔具有良好的连续防弹性能。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，所述防弹头盔包括外壳和悬挂件，所述外壳从内到外依次为背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层和表面外观层，所述防弹陶瓷层由若干防弹陶瓷片经多孔陶瓷连接层相互连接而成，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
步骤一：将聚氨酯海绵置于顶面开口的呈头盔形状的下模内，然后将若干防弹陶瓷片相互紧贴铺满聚氨酯海绵的上表面；
步骤二：将中模压在防弹陶瓷片层上，所述中模设有若干透孔；
步骤三：将氮化铝、钠膨润土、钙膨润土、硅溶胶、碳化硼加入到水中，在球磨罐中球磨3～5小时，混合均匀形成混合浆液；
步骤四：将所述混合浆液倒入到中模内，然后缓慢将上模压在中模上面，直至上模的下表面与中模的上表面紧贴；
步骤五：将整体结构模型在烘箱中干燥4～5小时，然后加入到烧结炉中，在1.5～2MPa的氮气环境下升温至150～280℃，加热固化10～30分钟，脱模，继续升温至450～650℃，保温30～45分钟，然后升温至1400～1600℃，焙烧5～7h后，继续升温至1700～1800℃，保温3～5小时后缓慢降温至1000～1200℃，继续焙烧9～15h，然后自然降温，得到所述防弹陶瓷层；
步骤六：将背衬层、防弹陶瓷层、防溅射层及表面外观层复合在一起，得防弹头盔成品。
2.根据权利要求1所述的一种基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述中模的厚度为0.5～1mm，所述透孔的孔径为0.5～1cm。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述透孔凸出中模的外表面1mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯海绵的厚度为0.5cm，孔隙率为90～95％。
5.根据权利要求1所述的一种基于防弹陶瓷的防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述浆液中各组分的质量百分比分别为：氮化铝41～58％，钠膨润土1～2％，钙膨润土2～3％，硅溶胶2～3％，碳化硼12～14％，其余为水。
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Date of cancellation: 20220325 Granted publication date: 20190503 Pledgee: Beijing Yanhong Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING PUFAN PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000268 |
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Denomination of invention: The invention relates to a bulletproof helmet based on bulletproof ceramics and a preparation method thereof Effective date of registration: 20220413 Granted publication date: 20190503 Pledgee: Beijing Yanhong Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING PUFAN PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000206 |
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Date of cancellation: 20220628 Granted publication date: 20190503 Pledgee: Beijing Yanhong Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING PUFAN PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000206 |
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