新型防护安全帽制造技术

本发明专利技术涉及安全帽。新型防护安全帽，其特征在于包括有帽壳、包装层、剪切增稠液、帽衬以及连接件；包装层内为空腔，剪切增稠液位于包装层的空腔内；包装层位于帽壳与帽衬之间，帽衬与帽壳由连接件连接。所述剪切增稠液由二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇400组成，其中二氧化硅纳米颗粒的体积分数为45%-95%。该新型防护安全帽相比于普通安全帽能够吸收更多的外界冲击能量，从而可以更好地保护人体头部。同时该安全帽具有质量轻，制作方便等优点。该发明专利技术可以应用于车辆驾驶员和工地工作人员等的安全防护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全帽，尤其涉及一种利用智能材料的抗冲击吸能安全帽。
技术介绍
目前，常见的个体防护头盔例如摩托车头盔等在受到高速冲击时，头盔容易破碎或者驾驶员容易受到冲击波的作用，造成脑震荡等恶劣后果；在建筑工地施工现场所使用的安全帽在应对高空坠物时，外壳容易被击穿，导致人体头颅受到伤害。
技术实现思路
为了弥补已有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种新型防护安全帽，该安全帽能够极大地吸收外界冲击产生的能量，且质量轻、结构简单、制作方便、成本低。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是:新型防护安全帽，其特征在于包括有帽壳1、包装层2、剪切增稠液3、帽衬4以及连接件5 ;包装层2内为空腔，剪切增稠液3位于包装层2的空腔内；包装层2位于帽壳I与帽衬4之间，帽衬4与帽壳I由连接件5连接。所述帽壳I的材料为硬材料，硬材料的厚度为1-5毫米。所述硬材料为轻金属或硬质塑料。所述的包装层2的材料为柔性材料，柔性材料的厚度为2-3毫米。所述的柔性材料为橡胶或树脂。所述剪切增稠液由二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇400组成，其中二氧化硅纳米颗粒的体积分数为45%-95%。所述剪切增稠液制备步骤如下:1)按二氧化硅纳米颗粒的体积分数为45%_95%，聚乙二醇400的体积分数为5%-55%，选取二氧化硅纳米颗粒作为分散相颗粒，聚乙二醇400作为分散介质；2)取分散介质放入行星式球磨机的球磨罐中，将分散相颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨，充分研磨，确保分散相颗粒均匀分布在悬浮体系中，得到混合样品；3)研磨结束后，将混合样品放入真空箱在-1OOkPa的条件下进行抽真空处理，得到剪切增稠液体。行星式球磨机的转速为300-400转/秒(例如350转/秒)。所述帽衬4为布带。所述连接件5为环状物。本专利技术利用剪切增稠液这一智能材料在安全帽内部增加一个缓冲层，用于吸收外界冲击所产生的能量。剪切增稠液为纳米颗粒悬浮液体，它在受到冲击载荷时其表观粘度发生大幅度增大而变粘稠，甚至由液态转变为类固态，在冲击撤销后又能迅速恢复，同时具有响应速度快、可逆性好、吸能效率高等优点。当使用该种材料作为安全帽内部的缓冲层时，可以很大程度上吸收由于外界冲击而产生的能量，从而达到保护人体的功能。该专利技术可以应用于车辆驾驶员和工地工作人员等的安全防护。本专利技术充分利用剪切增稠液体这一智能材料，制成一个带有抗冲击且高效吸能的缓冲层的安全帽。本专利技术的有益效果是: 1、剪切增稠液在抗冲击和吸能方面与其他同等质量的柔软材料相比，抗冲击能力更强，能吸收的能量更多。2、该安全帽制作简单、质量轻、佩戴舒服，可以广泛应用到人体头部防护上。【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为剪切增稠液粘度随剪切速率的变化曲线图。图中:1_帽壳，2-包装层，3-剪切增稠液，4-帽衬，5-连接件。【具体实施方式】在图1中，新型防护安全帽，包括有帽壳1、包装层2、剪切增稠液3、帽衬4以及连接件5 ;包装层(或称包装袋)2内为空腔，剪切增稠液3位于包装层2的空腔内(剪切增稠液3密封在包装层2内)；包装层2位于帽壳I与帽衬4之间，帽衬4与帽壳I由连接件5连接(把包装层放入帽壳和帽衬之间，再按照普通安全帽的组装方式即可完成)。所述帽壳I的材料为硬材料，硬材料的厚度为1-5毫米。所述硬材料为轻金属或硬质塑料，如:高强塑料聚醚醚酮(简称PEEK)，PEEK的厚度为1-5毫米，如2毫米。所述的包装层2的材料为柔性材料，柔性材料的厚度为2-3毫米。所述的柔性材料为橡胶(硅橡胶)或树脂。所述剪切增稠液由二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇400 (PEG400)组成，其中二氧化娃纳米颗粒的体积分数为45%-95% ;其制备步骤如下:1)按二氧化娃纳米颗粒的体积分数为45%-95%，聚乙二醇400 (PEG400)的体积分数为5%_55%，选取二氧化硅纳米颗粒作为分散相颗粒，聚乙二醇400 (PEG400)作为分散介质【分散介质是聚乙二醇400 (PEG400)，分散相颗粒为二氧化硅纳米颗粒】;2)取分散介质放入行星式球磨机的球磨罐中，将分散相颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨(行星式球磨机的转速为300-400转/秒，例如350转/秒)，快速变形时，剪切增稠液的粘度明显增大，因此具有较大的吸能效果)，直至达到所需的含量，充分研磨，确保分散相颗粒均匀分布在悬浮体系中，得到混合样品；3)研磨结束后，将混合样品放入真空箱在-1OOkPa的条件下进行抽真空处理，以便排除混合样品中气泡，得到剪切增稠液体。图2为不同变形速率下剪切增稠液粘度变化曲线，从图2中可以看出在快速变形时，剪切增稠液的粘度明显增大，因此具有较大的吸能效果。二氧化硅纳米颗粒(或称纳米二氧化硅颗粒)可以直接购买，也可以用化学方法制得。剪切增稠液体是一种智能材料，是一种纳米颗粒悬浮液，当受到冲击载荷作用时，剪切增稠液发生剪切增稠效应，甚至变成类固态，这一过程能够吸收大量的能量。当冲击载荷撤销后，剪切增稠液又恢复为流体状态，具有可逆性。所述帽衬4可以使用布带。所述连接件5可以使用环状物固定在帽壳上。【主权项】1.新型防护安全帽，其特征在于包括有帽壳(1)、包装层(2)、剪切增稠液(3)、帽衬(4)以及连接件(5);包装层(2)内为空腔，剪切增稠液(3)位于包装层(2)的空腔内；包装层(2)位于帽壳(I)与帽衬(4)之间，帽衬(4)与帽壳(I)由连接件(5)连接。2.根据权利要求1所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述帽壳的材料为硬材料，硬材料的厚度为1-5毫米。3.根据权利要求2所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述硬材料为轻金属或硬质塑料。4.根据权利要求1所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述的包装层的材料为柔性材料，柔性材料的厚度为2-3毫米。5.根据权利要求4所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述的柔性材料为橡胶或树脂。6.根据权利要求1所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述剪切增稠液由二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇400组成，其中二氧化硅纳米颗粒的体积分数为45%-95%。7.根据权利要求1或6所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述剪切增稠液制备步骤如下:1)按二氧化硅纳米颗粒的体积分数为45%-95%，聚乙二醇400的体积分数为5%-55%，选取二氧化硅纳米颗粒作为分散相颗粒，聚乙二醇400作为分散介质；2)取分散介质放入行星式球磨机的球磨罐中，将分散相颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨，充分研磨，确保分散相颗粒均匀分布在悬浮体系中，得到混合样品；3)研磨结束后，将混合样品放入真空箱在-1OOkPa的条件下进行抽真空处理，得到剪切增稠液体。8.根据权利要求7所述的新型防护安全帽，其特征在于:行星式球磨机的转速为300-400 转 / 秒。9.根据权利要求1所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述帽衬为布带。10.根据权利要求1所述的新型防护安全帽，其特征在于:所述连接件为环状物。【专利摘要】本专利技术涉及安全帽。新型防护安全帽，其特征在于包括有帽壳、包装层、剪切增稠液、帽衬以及连接件；包装层内为空腔，剪切增稠液位于包装层的空腔内；包装层位于帽壳与帽衬之间，帽衬与帽壳由连接件连接。所述剪切增稠液由二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇400组成，其中二氧化硅纳米颗粒的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型防护安全帽，其特征在于包括有帽壳（1）、包装层（2）、剪切增稠液（3）、帽衬（4）以及连接件（5）；包装层（2）内为空腔，剪切增稠液（3）位于包装层（2）的空腔内；包装层（2）位于帽壳（1）与帽衬（4）之间，帽衬（4）与帽壳（1）由连接件（5）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭柱华，左乐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42