一种防弹头盔的复合结构的制作方法

本发明属于防弹头盔复合结构，涉及一种防弹头盔的复合结构。

背景技术：

1、防弹头盔是一种重要的单兵防护用具。最初防弹头盔的材料大多以优质合金钢为主，但由于钢盔的重量大，导热系数高，导电性强，反弹而引起二次杀伤等固有缺陷使得它的应用受到限制，而由于钢材本身的抗枪击能力和厚度成正比，所以提高抗枪击能力的唯一手段，是加大防弹头盔的厚度，而厚度的提高势必使得防弹头盔的重量加大，没有实用性。代替钢盔发展的是防护性能好、重量轻、导电率低的纤维增强复合材料，在纤维增强复合非金属头盔种类中，主要有玻璃纤维头盔、锦纶头盔、芳纶头盔、超高分子量聚乙烯头盔等。

2、超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、高模量、高韧性、低密度的特点，实验表明，超高分子量聚乙烯纤维无纬布的防弹效果较好，在制备防弹头盔时，将多层无纬布叠加，放在模具内，在一定温度和压强下热压成型，相邻无纬布纤维排列成非零角度。由于无纬布的形成是“单向排列”(单向ud技术)，有利于冲击波的瞬间扩散范围的增大，产生协同的防弹效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防弹头盔的复合结构，具有耐冲击的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防弹头盔的复合结构，所述防弹头盔的复合结构从盔外表面到内表面依次包括6ud超高分子量聚乙烯peud布，聚乙烯pe膜料以及凯夫拉纤维，所述防弹头盔的复合结构具体制备流程如下，

4、s1：将6ud超高分子量聚乙烯peud布，聚乙烯pe膜料以及凯夫拉纤维和tpu胶膜交替叠合，放入模具中先进行热压，得到复合结构a；

5、s2：再将s1制得的复合结构a从热固模压的模具中取出，再放入冷压的模具中，在室温条件下进行冷压，得到复合结构b；

6、s3：将复合结构b在室温下静置2h，将聚脲喷涂在静置后的结构表面，再使用激光照射进行干燥处理，得到所述防弹头盔的复合结构；

7、其中，6ud超高分子量聚乙烯peud布的制备流程如下，

8、将超高分子量聚乙烯纤维uhmwpe采用单向ud通过0°、90°、0°、90°、0°、90°的角度多层层压复合而成，纤维之间用树脂胶黏剂进行黏结，得到所述6ud超高分子量聚乙烯peud布。

9、进一步的，所述6ud超高分子量聚乙烯peud布的厚度为5.8mm。

10、进一步的，所述聚乙烯pe膜料的厚度为1mm。

11、进一步的，所述凯夫拉纤维的厚度为1mm。

12、进一步的，所述s1中热固模压的参数为温度为120℃，压力为5mpa，热固模压时间为20min。

13、进一步的，所述s2中冷固模压的参数为，压力3mpa，模压时间为20min。

14、进一步的，所述树脂胶黏剂为水性聚氨酯。

15、进一步的，所述s3中聚脲喷涂的参数为，喷涂距离100mm，喷涂速率120mm/s。

16、进一步的，所述s3中激光照射的参数为，激光功率为350w，温度为55℃，照射时长为30min。

17、本发明选用超高分子量聚乙烯uhmwpe纤维结合多层0°和90°交错的层压制得6ud超高分子量聚乙烯peud布，uhmwpe纤维自身具备极高的强度和韧性，通过ud技术的多层层压复合，这种强度和韧性得到了进一步增强，多层0°和90°交错的层压复合结构使得peud布在受到外力时，能够充分利用纤维的强度和韧性，提高整体的承载能力。ud技术通过将纤维按照一定方向排列并层压复合，使得纤维在受到外力时能够共同分担载荷，从而提高整体的强度和韧性，在peud布的制备过程中，0°和90°交错的层压复合结构使得纤维在多个方向上都能发挥作用，提高了peud布的综合性能。

18、此外，uhmwpe纤维还具有出色的耐磨性能，多层复合结构进一步增强了peud布的耐磨性，使其在各种摩擦和磨损环境下具有更长的使用寿命；uhmwpe纤维对多种化学腐蚀介质具有优异的稳定性，可以在浓盐酸、浓硫酸、硝酸等环境中保持性能稳定，这种耐化学腐蚀性在peud布中得到了保持，使其适用于各种复杂环境；uhmwpe纤维具有出色的抗冲击性能，特别是在低温环境下其冲击强度反而达到最高值，多层复合结构使得peud布在受到外部冲击时能够更有效地分散和吸收冲击能量，保持结构的完整性和稳定性。

19、树脂胶黏剂在peud布的制备过程中也起到了一定的作用，它能够将不同层次的纤维牢固地黏结在一起形成一个整体提高peud布的密实度和整体性能。peud布通过纤维断裂和层间剥离耗散能量，胶黏剂的刚性太强，层间束缚力大，子弹射击过程中纤维未产生拉伸，容易穿透；胶黏剂的刚性太弱，子弹射击之后，纤维变形量大，导致凹陷过大，则会导致测试不合格，树脂胶黏剂的选择和使用对于peud布的性能具有重要影响，因此需要选择一种具有合适粘度、断裂伸长和韧性的树脂胶黏剂以确保peud布具有优异的防弹性能和耐用性，本发明中选用2041胶水作为树脂胶黏剂，其主要成分为水性聚氨酯。

20、

21、本发明中使用层压复合技术，将超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维按照特定的角度和方向进行排列和层叠。在层压过程中，纤维通过树脂胶黏剂进行黏结，形成一个整体的结构。在层压过程中，纤维被排列成0°和90°交错的方式，这意味着在垂直和平行的方向上都有纤维存在，这种交错排列的方式增加了纤维之间的相互作用和支撑，使得peud布在多个方向上都具有优异的性能。由于纤维在0°和90°方向上交错排列，peud布在水平和垂直方向上都具有优异的抗拉强度和韧性。这种结构使得peud布在受到外力作用时能够均匀分散应力，避免应力集中导致的损坏。uhmwpe纤维本身就具有出色的耐磨性，而0°和90°交错层压结构进一步增强了peud布的耐磨性，在受到摩擦和磨损时，不同方向的纤维能够相互支撑和补充，延长peud布的使用寿命。交错层压结构使得peud布在受到冲击时能够吸收和分散冲击能量，降低对材料的破坏程度。这种结构对于保护穿戴者或物品免受冲击伤害具有重要作用。并且在层压过程中还结合了刚性粘性适中的树脂胶粘剂(2041)，使制得的6ud超高分子量聚乙烯peud布有更好的防弹性能。

22、本发明中头盔的复合结构为由外向内6ud超高分子量聚乙烯peud布，聚乙烯pe膜料以及凯夫拉纤维，厚度分别为5.8mm，1.5mm，0.5mm，层间用tpu胶膜先进行热压粘接再进行冷压，外部选用高性能聚乙烯纤维能有效耗散子弹的初动能，接着采用刚性比较大的pe膜料作为第二层，这是因为pe膜刚性强，减小凹陷效果好，最后一层的凯夫拉纤维有较好的耐高温性能，放在内层，能有效的抵御热能，并且进一步减少拉伸，减小凹陷值。

23、uhmwpe纤维是目前制造防弹衣的主要材料，其防弹性能优异；凯夫拉纤维也在防弹领域有着广泛的应用，结合两种纤维以及聚乙烯pe膜料和tpu胶膜，这种复合结构能够形成多层次的防护，有效抵御子弹的冲击，这种防弹头盔复合结构相比传统材料更加轻便，同时，多层次的叠合结构也确保了头盔的舒适度。

24、本发明的有益效果：

25、本发明使用0°和90°交错的层压方式制备6ud超高分子量聚乙烯peud布，制得的6ud超高分子量聚乙烯peud布具有高强度、高韧性、抗冲击等优点，这些优点主要源于其独特的纤维排列方式和层压复合技术；

26、本发明将6ud超高分子量聚乙烯peud布、聚乙烯pe膜料、凯夫拉纤维和tpu胶膜交替叠合制得防弹头盔复合结构，使得防弹头盔复合结构在保持高性能的同时，也具有较高的舒适度和可加工性。