一种复合材料、使用该复合材料的头盔壳体及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种复合材料、使用该复合材料的头盔壳体及其制备方法。本发明专利技术公开了一种复合材料，包括纤维束和预浸剂。本发明专利技术还公开了一种头盔壳体，由所述的复合材料制备得到。

A composite material, a helmet shell using the composite material and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料、使用该复合材料的头盔壳体及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种复合材料、使用该复合材料的头盔壳体及其制备方法。
技术介绍
头盔是保护头部的装具，是军人训练、作战时戴的帽子，是人们交通中不可或缺的工具。现代头盔主要由盔壳、衬里和悬挂系统等构成。通常，头盔的壳体都由强度较高的材料制成，如金属、工程塑料、凯芙拉纤维等等，通过它的变形来吸收大部分冲击力；衬里材料具有吸汗、保暖、减震的功能，军用头盔则往往还具有进一步减缓冲击力、防止壳体碎片伤及头部的功能；悬挂系统则是介于壳体与内衬之间的部分，通常可以调节，以适应不同的佩戴者头型的差别。目前的壳体制造，采用注射或压力成型。注塑成型时，利用注塑机，将高温的PVC、尼龙等的原材融化后，再注射到模具内成型，该工艺方法产品成型快，但产品中树脂含量大、重量较重，强度较差；压力成型时，将玻璃纤维毡或纤维布铺在头盔模具内，再将聚酯树脂或环氧树脂用树脂注射到模具内，并施加压力进行成型，该种工艺方法，虽然成本较低制造较快，但由于纤维不连续，纤维强度损失很大，导致最终产品的强度也较差。因此，目前的运动头盔制造工艺，在头盔强度的保障和提升方面仍有所欠缺，在防止外界硬物冲击的同时不能很好的对头部进行缓冲，保护头部。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种复合材料，包括纤维束和预浸剂。作为一种优选的技术方案，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：(0.3-0.5)。作为一种优选的技术方案，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：0.4。作为一种优选的技术方案，所述纤维束包括玻璃纤维束、碳纤维束、芳纶纤维束、玄武岩纤维束、超高分子量聚乙烯纤维束、凯夫拉纤维束、麻纤维束、木纤维束、聚乙烯醇纤维束中的至少一种。作为一种优选的技术方案，所述纤维束为碳纤维束。作为一种优选的技术方案，所述预浸剂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、改性环氧树脂、改性酚醛树脂、改性聚酰亚胺树脂、改性不饱和聚酯中的至少一种。作为一种优选的技术方案，所述预浸剂，按重量份计，包括以下组分：改性环氧树脂25-45份、固化剂5-10份、溶剂12-25份。本专利技术的第二个方面提供了一种头盔壳体，由所述的复合材料制备得到。本专利技术的第三个方面提供了所述的头盔壳体的制备方法，包括以下步骤：S1.将制备好的复合材料裁切成头盔的展开形状；S2.将步骤S1中的复合材料置入成型模具中，合模；然后进行热压处理，处理条件为温度130-180℃，压力3～6MPa，时间0.2～10分钟，冷却至室温，即制成头盔壳体。作为一种优选的技术方案，所述头盔壳体外表面还包括长纤维。有益效果：参考以下详细说明更易于理解本申请的上述及其他特征、方面和优点。具体实施方式为了下面的详细描述的目的，应当理解，本专利技术可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本专利技术所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。尽管阐述本专利技术的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种复合材料，包括纤维束和预浸剂。作为一种优选的实施方式，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：(0.3-0.5)。作为一种优选的实施方式，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：0.4。纤维束作为一种实施方式，所述纤维束包括玻璃纤维束、碳纤维束、芳纶纤维束、玄武岩纤维束、超高分子量聚乙烯、凯夫拉纤维、麻纤维、木纤维、聚乙烯醇纤维中的至少一种。优选地，所述纤维束为碳纤维束。所述纤维束由3000～15000根纤维单丝构成。本申请的碳纤维束对购买厂家无特别要求。作为一种优选的实施方式，对所述纤维束进行剪切。作为一种优选的实施方式，所述剪切后的纤维束的长度和宽度的比例为1：(0.8-1.1)。优选地，所述剪切后的纤维束的长度和宽度的比例为1：1。作为一种优选的实施方式，所述剪切后的纤维束的长度为1-3厘米。预浸剂作为一种实施方式，所述预浸剂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、改性环氧树脂、改性酚醛树脂、改性聚酰亚胺树脂、改性不饱和聚酯中的至少一种。作为一种优选的实施方式，所述预浸剂，按重量份计，包括以下组分：改性环氧树脂25-45份、固化剂5-10份、溶剂12-25份。优选地，所述预浸剂，按重量份计，包括以下组分：改性环氧树脂30份、固化剂8份、溶剂20份。所述改性环氧树脂的制备方法，按重量份计，包括以下步骤：(1)在烧瓶中加入100份环氧树脂、50份丙烯酸和3份三苯基磷，升温到120℃，反应1小时，得丙烯酸改性环氧树脂；(2)取10份丙烯酸改性环氧树脂和8份正丁醇加入到反应釜中，加热搅拌升温110℃，同时加入一定量的丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷及0.3份过氧化苯甲酰，反应1～4小时后，滴加三乙胺的水溶液(三乙醇胺的浓度为7.5wt％)中和pH为8，即得。作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为(3～6)：1：(0.2-0.6)，所述丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷的总重量份和为6份。优选地，所述丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为4：1：0.4，所述丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷的总重量份和为6份。本申请人发现，纤维束在与预浸剂复合的过程中，容易集束、成团，分散困难，从而造成复合材料强度低、韧性差、性价比小。本专利技术通过对环氧树脂进行改性后再与纤维束进行复合，提高了预浸剂对纤维束的浸润能力。而且本申请人还意外发现，当所述丙烯酸丙酯、苯乙烯基乙酸酯、乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为(3～6)：1：(0.2-0.6)时，提高了复合材料及头盔壳体的力学性能。猜测可能的原因是：制备复合材料的过程中，所述环氧树脂能够均匀的渗透在纤维表面，充满纤维间隙形成机械铰合，当受到外力作用时，环氧树脂与纤维之间的相互作用能有效传递载荷，吸收更多的能量，从而提高了复合材料的力学性能。所述环氧树脂无特别限制，可以自制也可购买。所述环氧树脂可以列举的有：环氧树脂E51、环氧树脂E44、环氧树脂E55、环氧树脂E4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，包括纤维束和预浸剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，包括纤维束和预浸剂。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：(0.3-0.5)。3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述纤维束和预浸剂的重量比为1：0.4。4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维束包括玻璃纤维束、碳纤维束、芳纶纤维束、玄武岩纤维束、超高分子量聚乙烯纤维束、凯夫拉纤维束、麻纤维束、木纤维束、聚乙烯醇纤维束中的至少一种。5.如权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述纤维束为碳纤维束。6.如权利要求1～5任一项所述的复合材料，其特征在于，所述预浸剂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、改性环氧树脂、改性酚醛树脂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王策，刘佩尧，黄启春，
申请(专利权)人：上海创轲新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31