[发明专利]一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料及制备方法

说明书

本发明属于安全防护缓冲功能材料领域，具体涉及一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料，进一步涉及一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料的制备方法。通过聚乙烯醇溶于水后形成胶液，装载于二氧化硅气凝胶的纳米微孔，交联形成纳米胶质体微球，与超支化聚乙烯纤维分散填充于硬质聚氨酯泡沫得到一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料；纳米胶质物微球由于为胶质体，因此可以有效地吸能，同时纳米胶质物微球填充于聚氨酯发泡体中具有分散冲击力功能，以此实现良好的缓冲吸能功能。在聚氨酯发泡时将超支化聚乙烯纤维分散于发泡体中，增强发泡体的抗冲击强度，以防止发泡体在强力冲击时破损。

技术领域：

本发明属于安全防护缓冲功能材料领域，具体涉及一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料，进一步涉及一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料的制备方法。

背景技术：

头盔基本是分为3个基本结构，分别是外层硬质防护壳、中层吸能缓冲层、内层缓冲层。头盔外壳材质一般分为ABS工程塑料、PC+ABS复合材料、玻璃钢、碳纤维、金属壳等，要求材料具有优异的耐候性、耐磨性、耐冲击性能和抗压缩性能，硬质、轻质材料是外壳的首选。中层吸能缓冲层是头盔安全防护的关键，头盔大部分的冲击能量通过中层的吸能缓冲层来分散和释放。目前常用的吸能缓冲层材料有EPS、EPO、EPP、聚氨酯泡末、橡胶体等。现有吸能缓冲层主要是通过大形变来抵消外力冲击，吸收冲击能量。然而在实际中，难以在头盔中复合足够的厚度材料来缓充冲击力。特别是对于摩托车，在高速运动下会产生强力冲击，一旦发生碰撞，普通的吸能缓冲材料难以将强大的冲击力吸收分散。

鉴于此，一方面通过加厚吸能缓冲层来提升对冲击能量的吸收；另一方面不断探索新型吸能材料用于摩托车的头盔材料。

中国发明专利CN103251162A公开了一种具有新型微孔缓冲层结构的安全头盔的结构，其缓冲层采用与核桃壳中层类似的多孔结构，孔径控制在0.4mm到 0.6mm之间。孔与孔之间的孔壁上又分布有连通孔，连通孔的直径控制在10μm 到20μm之间。但该专利没有公开采用何种材质如何获得所需的结构。

中国CN 106632962 B一种植物油基软骨仿生缓冲减震材料及其制备方法与应用内，该发明借鉴仿生学制造了一种聚氨酯材料的人造软骨泡沫，可用于鞋垫、护垫、护膝、防护服等。

人体软骨是一种浓密胶状物质，具有一定硬度和弹性；同时具有纤维状、多孔渗透和一定的强韧性，及时能承受冲击和载荷，吸收振动能量，即使很薄差的一层也能够产生良好的缓冲和吸能效果，这位开发高吸能缓冲材料提供了技术思路。

发明内容：

针对摩托车高速运动的特性，在碰撞、摔倒时会产生强冲击，为了进一步提升头盔对头部的安全防护性，以最大可能分散和吸收冲击能量，本发明提出一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料。该材料为纳米胶质物微球、超支化聚乙烯纤维填充的发泡硬质聚氨酯泡沫体。硬质发泡聚氨酯作为基本缓冲材料；分散填充的纳米胶质物微球则具有胶质体吸能功能和纳米分散冲击力功能；超支化聚乙烯作为支撑增加泡沫体的强度避免在强冲击时泡沫体破损。该材料用于摩托车头盔具有优异的吸能缓冲功能，能够有效防护头部由于高速撞击产生的冲击损伤。进一步，本发明公开了一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料的制备方法。

为实现上述具体目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种缓冲吸能摩托车头盔复合材料的制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇加入热水中搅拌至完全溶解形成胶液，然后在胶液中加入二氧化硅气凝胶粉，通过高速搅拌二氧化硅气凝胶粉完全吸附胶液得到半干状粉末；

(2)在步骤(1)的半干状粉末中维持低速搅拌并缓慢加入交联剂，在 80-90℃条件下搅拌反应1-2h，通过交联剂渗透至二氧化硅气凝胶粉微孔内将聚乙烯醇初步交联；