抗背凸复合材料内衬部件、防弹头盔和制备方法技术

本发明专利技术属涉及抗背凸复合材料内衬部件、防弹头盔和制备方法。包括，中空防护体，具有空腔结构，中空防护体具有半椭球体的形状，中空防护体设置多个，中空防护体的壳层由内至外由UHMWPE纤维复合材料层、碳纤维复合材料层；连接体，若干中空防护体设置在连接体的不同部位，连接体的基体材质为碳纤维复合材料。最终可使得防弹头盔的防弹背凸高度降低50％以上，有效保证头盔的整体防弹安全性。有效保证头盔的整体防弹安全性。有效保证头盔的整体防弹安全性。

【技术实现步骤摘要】
抗背凸复合材料内衬部件、防弹头盔和制备方法


[0001]本专利技术属于防弹头盔
，具体涉及抗背凸复合材料内衬部件、防弹头盔和制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]防弹头盔是单兵或单警作战的头部安全防护重要装备，传统的防弹头盔一般采用UHMWPE辖内复合材料或者芳纶纤维复合材料采用叠层热压成型方式制备，这种单一材质制备的防弹头盔的整体防弹性能和抗冲击变形性能均有材质自身的物理特性决定。在这些传统的材质中，UHMWPE纤维和芳纶纤维复合材料均具有较好的弹丸冲击停止特性，但是由于纤维自身物理特性的不同使其耐冲击变形量(背凸高度)有着明显差别，UHMWPE纤维自然的高温蠕变特性造成的背凸高度较大，芳纶纤维的背凸高度较低，因此两种不同材质的防弹头盔在受到相同的冲击条件下的头盔盔壳内壁的冲击防护安全性有着明显的差别。
[0004]专利技术人发现，目前芳纶头盔虽然自身的耐冲击刚性较强，盔壳内壁的抗背凸高度较低，但是芳纶头盔耐紫外老化特性较弱，严重影响头盔的使用寿命的防护稳定性。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种抗背凸复合材料内衬部件、防弹头盔和制备方法。
[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]第一方面，抗背凸复合材料内衬部件，包括，<br/>[0008]中空防护体，具有空腔结构，中空防护体具有半椭球体的形状，中空防护体设置多个，中空防护体的壳层由内至外由UHMWPE纤维复合材料层、碳纤维复合材料层；
[0009]连接体，若干中空防护体设置在连接体的不同部位，连接体使内衬部件形成贴合头盔的形状，连接体的基体材质为碳纤维复合材料。
[0010]高速飞行的弹体进入头盔壳体后，将材料压缩到最小厚度，然后纤维被双边剪切铂坏，然后发生拉伸破坏，接着发生拉伸破坏和分成现象，不被拉断的纤维会被进一步拉伸，形成背凸，当弹体停止侵彻后，被拉伸的纤维会逐渐释放产生回弹现象。UHMWPE纤维具有重量轻等优点。但是背凸高度大，纤维的拉伸形变比较大，所以背凸高度大导致加重弹体对人体的头部产生影响。
[0011]本专利技术中设计了特殊结构的内衬部件，在头盔的关键部位设置中空防护体，结合UHMWPE纤维复合材料层和碳纤维复合材料层，能够有效的减小UHMWPE纤维的背凸高度，同时保留UHMWPE纤维的防弹性能(弹丸冲击停止特性)。连接体起到提到整体内衬部件的刚性的作用，能够提供中空防护体支撑的作用。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，UHMWPE纤维复合材料层的厚度为3
‑
8mm；进一步为4
‑
6mm。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，碳纤维复合材料层的厚度为1
‑
5mm；进一步为1
‑
3mm。
[0014]所述碳纤维包覆在UHMWPE纤维复合材料层的外侧，其厚度设置具有提高强度和提高整体的抗弹能力，并且中空防护体设置为中空的结构，在弹体进入后，纤维产生拉伸形变，在中空结构的作用下，纤维产生的形变进行释放。并且整体的半椭球状的整体结构，产生回应力，有助于减小背凸高度。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，UHMWPE纤维复合材料层由单向UHMWPE纤维预浸织物铺层叠合组成。所述铺层叠合为二维方向上，在厚度方向上叠合形成。预浸织物是将连续纤维编织物浸渍树脂后得到的。UHMWPE纤维是超高分子量聚乙烯纤维。进一步，单向UHMWPE纤维预浸织物的铺设角度为正交、
±
45
°
、
±
30
°
、0
°
、90
°
等铺设方式中的一种或多种进行铺层叠合。
[0016]采用单向UHMWPE纤维，单向纤维角度铺层叠合的方式。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，碳纤维复合材料层为二维编织碳纤维预浸布或三维编织纤维预浸布。
[0018]进一步，碳纤维为T300、T700、T800、T1000中的任意一种；
[0019]进一步，二维编织结构可选用平纹、斜纹、缎纹编织其中的任意一种；
[0020]中空防护体采用二维编织结构或三维编织结构，降低UHMWPE纤维的背凸高度。
[0021]进一步，预浸布所用的树脂可选用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸丁二醇酯等树脂且不局限于以上类型。
[0022]更进一步，二维编织碳纤维预浸布或三维编织碳纤维预浸布中树脂的重量含量为40
‑
60％。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，中空防护体的外侧面为椭球面，内侧面为圆形平面。半球状椭球表面与盔壳内表面贴敷保证内衬结构的紧密固定，头部贴合表面采用平面圆形结构，当弹丸冲击盔壳整体后保证背凸高度的有效抵消。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，中空防护体分别设置在头盔对应前额、后脑、左太阳穴、右太阳穴的位置和天灵盖的位置中的一个或多个位置。对应前额、后脑、左太阳穴、右太阳穴的位置的为周围中空防护体，对应天灵盖的位置的为中间防护体。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，连接体包括若干条形连接体和若干周围连接体，条形连接体和周围连接体分别连接相邻中间防护体之间。
[0026]条形连接体和周围连接体分别起到连接各中空防护体的作用，使其形成为一个整体提高抗变形能力，提供中空防护体支撑力，如果失去支撑力，中空防护体的抵抗变形和抗背凸的能力将会大大降低。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，周围连接体为弧形形状。
[0028]内衬部件为三维形状，所述条形连接体用于天灵盖对应的位置的中空防护体分别与前额、后脑、左太阳穴、右太阳穴对应的中空防护体的连接。周围连接体用于前额、后脑、左太阳穴、右太阳穴对应的中空防护体的连接。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，在周围连接体的内部设置杆型连接体，杆型连接体
为杆状结构。其设置为杆状结构，内嵌在周围连接体中，提高周围连接体的刚性，进而提高整个内衬部件的刚性。进一步，杆型连接体的长度为7
‑
10cm，外直径为1
‑
3mm。进一步，杆型连接体的材质为实心碳纤维复合材料，树脂含量为50
‑
60％。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，杆型连接体在周围连接体内设置1个或多个。进一步为1个、2个或3个。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，杆型连接体为碳纤维三维编织结构，碳纤维为T300、T700、T800、T1000中的任意一种。杆型连接体的材质选择与周围连接体的材质相同，在受到外力后，具有一致的抵抗外力效果，彼此的应力变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抗背凸复合材料内衬部件，其特征在于：包括，中空防护体，具有空腔结构，中空防护体具有半椭球体的形状，中空防护体设置多个，中空防护体的壳层由内至外由UHMWPE纤维复合材料层、碳纤维复合材料层；连接体，若干中空防护体设置在连接体的不同部位，连接体使内衬部件形成贴合头盔的形状，连接体的基体材质为碳纤维复合材料。2.如权利要求1所述的抗背凸复合材料内衬部件，其特征在于：UHMWPE纤维复合材料层的厚度为3
‑
8mm；或，碳纤维复合材料层的厚度为1
‑
5mm。3.如权利要求1所述的抗背凸复合材料内衬部件，其特征在于：UHMWPE纤维复合材料层由单向UHMWPE纤维预浸织物铺层叠合组成；进一步，单向UHMWPE纤维预浸织物的铺设角度为正交、
±
45
°
、
±
30
°
、0
°
、90
°
铺设方式中的一种或多种进行铺层叠合。4.如权利要求1所述的抗背凸复合材料内衬部件，其特征在于：碳纤维复合材料层为二维编织碳纤维预浸布或三维编织碳纤维预浸布；进一步，碳纤维为T300、T700、T800、T1000中的任意一种；进一步，二维编织结构可选用平纹、斜纹、缎纹编织其中的任意一种。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，曹伟伟，王永伟，朱安平，张敏，刘玉兰，
申请(专利权)人：山东宽原新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：