CN117204637A - 一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及头盔制备技术领域，且公开了一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，所述头盔主体是由树脂、纤维复合材料、填料和金属网一体成型制成，所述头盔包括有支撑层、隔热层、反射层、镀膜层和主体层，所述支撑层是由金属网制成头盔模型，然后通过主体层浇灌在支撑层上一体成型制成盔头，然后在头盔主体上增加隔热层、反射层和镀膜层，头盔分成五层，内部为隔热层，主体是由树脂和纤维复合材料以及金属网制成，然后喷塑有反射层和镀膜层，为头盔提供了隔热、反射、抗污作用，同时利用树脂和纤维复合材料以及金属网提高了头盔的强度，达到防爆效果。

Description

一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及头盔制备技术领域，具体为一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法。

背景技术

头盔是不可或缺的防护用具，起到保护头部的作用。金属头盔尤其是钢制头盔得到了广泛的应用。钢制头盔在防弹及防暴领域发挥着极大的作用，但同时也存在一定的缺陷，主要表现在金属头盔质量大，佩戴舒适性差、导电性能高、隔热性能低等问题。随着纺织用高性能纤维的出现，高韧性、高模量高拉伸强度的高性能纤维作为增强体的复合材料逐渐用作金属制头盔的替代材料。复合材料制非金属头盔显著降低头盔质量的同时，保证了防护性能与佩戴舒适性的结合。非金属制头盔中，与锦纶纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料头盔相比较，芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料头盔具有更好的防护性能。

普通织物中由于存在经纬纱线的交织，因而限制了纱线的移动，难以适应头盔中大曲率曲面，因此在制作头盔用复合材料时会将织物裁剪成小块后铺覆在模具中制备复合材料头盔。由此方法制备的头盔材料由于纤维的不连续性导致部分性能丧失，因此需要寻找一种能够适应头盔这种大曲率曲面的具有较大变形能力的织物作为头盔的增强材料。

目前以超高分子量聚乙烯或凯夫拉织物作为增强材料的头盔壳体都采用无纬布或裁剪方式以适应头盔壳体对织物大变形能力的需求，其缺陷主要在于成型工艺的不连续性和由于织物中纤维不连续造成的纤维防护能力未能充分发挥。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，所述头盔主体是由树脂、纤维复合材料、填料和金属网一体成型制成，所述头盔包括有支撑层、隔热层、反射层、镀膜层和主体层，所述支撑层是由金属网制成头盔模型，然后通过主体层浇灌在支撑层上一体成型制成盔头，然后在头盔主体上增加隔热层、反射层和镀膜层。

优选的，所述树脂包括热固性聚合物树脂和热可塑性聚合物树脂，树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述树脂溶液中树脂的质量分数为20％-70％。

优选的，所述纤维复合材料包括树脂基体和纤维布，所述树脂基体与纤维布的质量比为1∶10-10∶1，其中纤维布为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种；

由树脂和纤维复合材料制成头盔主体层。

优选的，所述填料包括有括气凝胶毡、泡沫、真空板、气囊中的一种或多种，填料制成隔热层。

优选的，所述金属网是铁碳合金金属制成，金属网中的金属丝盘成螺旋状，金属丝通过编织而成金属网，然后将金属网塑形呈头盔形状，制成支撑层。

优选的，所述纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维中的至少一种。

优选的，所述反射层是由羟基丙烯酸树脂、混合溶剂B、红外高反射型黑颜料、高反射闪银浆料、配色颜料、固化剂和稀释剂制备而成。

优选的，所述镀膜层涂抹在反射层的外部，并完全包裹反射层，镀膜层是由抗沾污消光粉、混合溶剂C、透明型热反射颜料和固化剂制备而成。

优选的，所述混合溶剂A由乙酸正丁酯，丙二醇甲醚醋酸酯和环己酮按质量比4:2:2混合而成，所述混合溶剂B为乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比5:3混合而成，混合溶剂C由乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比7:2混合而成。

优选的，一种用于防爆头盔的一体成型的制备方法，

步骤一、将金属丝编织成金属网，然后将金属网塑形呈头盔主体形状；

步骤二、将金属网放置注塑机内，定位后，将树脂和纤维复合材料制成的混合液体注塑到放置有金属网的位置，以金属网为支撑在金属网两侧注塑成型头盔主体；

步骤三、将隔热层通过注塑成型后，安装到上述的头盔主体的内部；

步骤四、将反射层喷塑到头盔主体上，等待冷却；

步骤五、将镀膜层喷塑到反射层上，等待冷却后，支撑头盔。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，本发明在纤维复合材料层中设置隔热层，然后将纤维复合材料层固化得到具有一体结构的隔热头盔壳体，本发明中的隔热头盔壳体质量轻、强度高，且具有优异的隔热效果，同时还具有纤维复合材料的美丽外观，提升了用户体验。

2、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，本申请在制备多层结构的涂层时，采用了同基体的树脂材料，其材料之间的结合强度和相容性较高，简单喷涂即具有优异的相容性和结合强度，进一步降低了涂层制备的时间成本和原料成本。

3、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，能够将太阳光中的红外部分反射回去，隔热反射涂层的涂层底漆为隔热漆，能够降低太阳光辐射能量的传导效率。隔热反射涂层采用了“反射+阻隔”双重功效，能够有效减弱太阳光照射直接导致的头盔温度升高，属于一种主动降温的方法，该涂层具有降温效果显著、耐磨耐候性强、成本低廉等特点。

4、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，在头盔主体上上设置有金属网支撑，确保盔头的主体形状的强度和稳定性，将金属丝设置为螺旋状，增强了强度的同时，还提供了一定的弹性，提高了头盔的保护效果。

5、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，设置有镀膜层，通过抗沾污消光粉、透明型热反射颜料，在对太阳光进行反射的同时，还为头盔提供了抗污的作用，提高了头盔的抗污能力，提高了反射效果。

6、该用于防爆头盔的一体成型复合材料及其制备方法，头盔分成五层，内部为隔热层，主体是由树脂和纤维复合材料以及金属网制成，然后喷塑有反射层和镀膜层，为头盔提供了隔热、反射、抗污作用，同时利用树脂和纤维复合材料以及金属网提高了头盔的强度，达到防爆效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，所述头盔主体是由树脂、纤维复合材料、填料和金属网一体成型制成，所述头盔包括有支撑层、隔热层、反射层、镀膜层和主体层，所述支撑层是由金属网制成头盔模型，然后通过主体层浇灌在支撑层上一体成型制成盔头，然后在头盔主体上增加隔热层、反射层和镀膜层。

所述树脂包括热固性聚合物树脂和热可塑性聚合物树脂，树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述树脂溶液中树脂的质量分数为20％-70％。

所述纤维复合材料包括树脂基体和纤维布，所述树脂基体与纤维布的质量比为1∶10-10∶1，其中纤维布为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种；

由树脂和纤维复合材料制成头盔主体层。

所述填料包括有括气凝胶毡、泡沫、真空板、气囊中的一种或多种，填料制成隔热层。

所述金属网是铁碳合金金属制成，金属网中的金属丝盘成螺旋状，金属丝通过编织而成金属网，然后将金属网塑形呈头盔形状，制成支撑层。

所述纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维中的至少一种。

所述反射层是由羟基丙烯酸树脂、混合溶剂B、红外高反射型黑颜料、高反射闪银浆料、配色颜料、固化剂和稀释剂制备而成。

所述镀膜层涂抹在反射层的外部，并完全包裹反射层，镀膜层是由抗沾污消光粉、混合溶剂C、透明型热反射颜料和固化剂制备而成。

所述混合溶剂A由乙酸正丁酯，丙二醇甲醚醋酸酯和环己酮按质量比4:2:2混合而成，所述混合溶剂B为乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比5:3混合而成，混合溶剂C由乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比7:2混合而成。

一种用于防爆头盔的一体成型的制备方法，

步骤一、将金属丝编织成金属网，然后将金属网塑形呈头盔主体形状；

步骤二、将金属网放置注塑机内，定位后，将树脂和纤维复合材料制成的混合液体注塑到放置有金属网的位置，以金属网为支撑在金属网两侧注塑成型头盔主体；

步骤三、将隔热层通过注塑成型后，安装到上述的头盔主体的内部；

步骤四、将反射层喷塑到头盔主体上，等待冷却；

步骤五、将镀膜层喷塑到反射层上，等待冷却后，支撑头盔。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述头盔主体是由树脂、纤维复合材料、填料和金属网一体成型制成，所述头盔包括有支撑层、隔热层、反射层、镀膜层和主体层，所述支撑层是由金属网制成头盔模型，然后通过主体层浇灌在支撑层上一体成型制成盔头，然后在头盔主体上增加隔热层、反射层和镀膜层。

2.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料及，其特征在于：所述树脂包括热固性聚合物树脂和热可塑性聚合物树脂，树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述树脂溶液中树脂的质量分数为20％-70％。

3.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述纤维复合材料包括树脂基体和纤维布，所述树脂基体与纤维布的质量比为1∶10-10∶1，其中纤维布为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或多种；

由树脂和纤维复合材料制成头盔主体层。

4.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述填料包括有括气凝胶毡、泡沫、真空板、气囊中的一种或多种，填料制成隔热层。

5.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述金属网是铁碳合金金属制成，金属网中的金属丝盘成螺旋状，金属丝通过编织而成金属网，然后将金属网塑形呈头盔形状，制成支撑层。

6.根据权利要求3所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述反射层是由羟基丙烯酸树脂、混合溶剂B、红外高反射型黑颜料、高反射闪银浆料、配色颜料、固化剂和稀释剂制备而成。

8.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述镀膜层涂抹在反射层的外部，并完全包裹反射层，镀膜层是由抗沾污消光粉、混合溶剂C、透明型热反射颜料和固化剂制备而成。

9.根据权利要求1所述的一种用于防爆头盔的一体成型复合材料，其特征在于：所述混合溶剂A由乙酸正丁酯，丙二醇甲醚醋酸酯和环己酮按质量比4:2:2混合而成，所述混合溶剂B为乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比5:3混合而成，混合溶剂C由乙酸正丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比7:2混合而成。

10.一种用于防爆头盔的一体成型的制备方法，其特征在于：

步骤一、将金属丝编织成金属网，然后将金属网塑形呈头盔主体形状；

步骤二、将金属网放置注塑机内，定位后，将树脂和纤维复合材料制成的混合液体注塑到放置有金属网的位置，以金属网为支撑在金属网两侧注塑成型头盔主体；

步骤三、将隔热层通过注塑成型后，安装到上述的头盔主体的内部；

步骤四、将反射层喷塑到头盔主体上，等待冷却；

步骤五、将镀膜层喷塑到反射层上，等待冷却后，支撑头盔。