[发明专利]聚乙烯复合防弹头盔

说明书

本发明涉及一种聚乙烯复合防弹头盔。本发明的乙烯复合防弹头盔包括内层、设置在所述内层上的过渡中间层、设置在所述过渡中间上的外层以及设置在所述外层上的表层；其中，所述内层由聚乙烯无纬布制成，所述过渡中间层由浸渍热固性聚合物树脂的高强度玻璃纤维织物制成，所述外层由防弹陶瓷片制成，所述表层由高分子聚合物制成。本发明的聚乙烯复合防弹头盔可以防御步枪弹的穿透，且其具有质量轻，不影响战斗效果等优点，可供执法人员和作战士兵使用。

技术领域

本发明涉及一种人体头部的安全防护装置，属于防护装备领域，具体涉及一种防步枪弹及高速大口径破片的聚乙烯复合防弹头盔。

背景技术

防弹头盔是用于使头部免受伤害的一种单兵防护装具，是军、警等保卫人员在执行任务时面对枪弹威胁等环境时必备的个体防护装备，历来为各国军队所重视。它能够吸收、耗散弹头的动能，阻止穿透，有效保护头部。

现代防弹头盔经历了从防弹金属材料到纤维增强复合材料的发展过程。传统防弹金属材料的防弹头盔虽然能够满足防弹要求，但具有重量大、刚性太强、隔热性能差及舒适性差缺点，不但会使穿戴者的活动能力受到限制，而且还存在跳弹二次伤人的危险。随着科学技术的不断发展，芳纶（Kevlar）纤维和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维等高性能纤维的开发和应用使防弹材料有了很大的突破，加速了防弹材料向轻量化、舒适化的发展。高性能纤维复合材料与钢制材料相比具有较高的比强度和比模量，因此能量吸收能力远胜于防弹金属材料，用于制作防弹衣或防弹头盔等个体防护装备时，质量较轻，舒适性强，穿戴者的活动能力不会受到限制，有很好的机动性和灵活性。研究表明，超高分子量聚乙烯纤维的抗冲击性能优于芳纶纤维。而且，超高分子量聚乙烯纤维具有很好的耐化学腐蚀和耐气候性，因而对外部环境有很好的适应性。

超高分子量聚乙烯（英文缩写UHMWPE）纤维也称伸直链聚乙烯纤维。若按其力学性能特点来定义，亦可称之为高强高模聚乙烯（HSHMPE）纤维。它是采用相对分子质量10⁶数量级的线性聚乙烯，经冻胶纺丝超倍热拉伸后制得的。由超高分子量聚乙烯纤维制成的UD无纬布是近些年国际市场上出现的、主要用于高级防弹领域的一种新型高性能复合材料，也称为UD防弹布，防弹无纬布。其基本结构是使两层或两层以上单向排列的无纬布，按照一定的纤维轴旋转角度进行交叉铺层，其中使用胶粘剂进行复合后形成软片形式，作为基本成品材料来使用。无纬布是由美国联合信号（Allied Signal）公司发明的技术，又称单向排列技术。制备防弹成品时，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。由于无纬布中的长纤维顺直、平行地排列在基体材料中，加之在生产过程中纤维的强度损失极小，能充分发挥超高分子量聚乙烯纤维本身的独特优势，所以成品的抗弹性能极好。

目前，现有的非金属防弹头盔大部分是采用浸渍环氧树脂的芳纶织物、或PE无纬布通过热压成型工艺制得，如CN1205852A、CN1515869A、CN1193724A、CN201045890Y、CN101749984A等。这类防弹头盔的盔壳厚度在10mm左右，防护水平通常只能达到防御54式手枪发射的51式铅芯弹（弹动能约为554J）或NIJ IIIA级别。随着现代武器火力的不断升级，如半自动步枪、自动步枪、狙击步枪的投入使用以及战场上出现的高速大口径破片带来的杀伤。原有的防弹头盔已难以满足对步枪弹及高速大口径破片的防弹要求，所以，研制高防护等级的防弹头盔是十分必要的，以求达到对56式普通弹（弹动能约为2116J）、Nato M80弹、SS109弹等步枪弹及高速大口径破片的防护。

若单独使用聚乙烯无纬布来压制防步枪弹等级的防弹头盔，头盔的厚度需要达到24mm以上。毫无疑问，这样厚度的头盔会非常的笨重，舒适性很差。并且这样厚度的防弹头盔在生产上很难能够实现。若采用特种钢来压制防步枪弹等级的防弹头盔，头盔的厚度需要7mm以上，盔壳重量要达到7.5Kg。这样重量的头盔戴在头上，人体的颈椎根本无法承受。在单独采用防弹钢和超高分子量聚乙烯纤维无纬布均达不到理想防护效果情况下，选用防弹陶瓷与合适的背衬复合材料复合成为最好的选择。