[发明专利]一种复合材料制成的警用头盔及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合材料制成的警用头盔及其制备方法，警用头盔是由若干层半浸渗芳纶复合材料预浸料组成；半浸渗芳纶复合材料预浸料由3D芳纶纤维平纹布与改性酚醛树脂组成；3D芳纶纤维平纹布是由经纱和纬纱交织即形成的单层平纹机织物；单层平纹机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行，所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；且单层平纹机织物上各处的经密相同，纬密相同；制备方法：采用平纹织造工艺，设定对应的综眼高度和送经量，制得3D芳纶纤维平纹布；与改性酚醛树脂复合，得到半浸渗芳纶复合材料预浸料，制成警用头盔；本发明采用的三维织物在复合成型时不需要裁剪缝合，简化复合成型工艺，同时有利于提高头盔的抗冲击性能。

技术领域

本发明属于防护设备技术领域，涉及一种复合材料制成的警用头盔及其制备方法。

背景技术

防暴头盔是单兵在执行防暴任务的过程中必须佩带的防护器具，历来为各国军队所重视。防暴头盔多采用金属材料制成，用于抵御利器、棍棒、非爆炸性投掷物及化学液体的袭击，从而对人体的头部、面部和颈部进行有效防护。

目前，常见的防暴头盔有两种。一种是由金属层盔体和设置在金属层盔体内的高强纤维织物层盔体构成，该防暴头盔重量大、刚性太强，不但会使穿戴者的活动能力受到限制，严重影响执行任务时动作的发挥。另一种是由塑料层和设置在塑料层盔体内的高强纤维织物层盔体构成，该防暴头盔的塑料层盔体和高强纤维织物层盔体贴合不够紧密，塑料层盔体和高强纤维织物层盔体之间会有一定的空隙，空隙的存在无疑会影响头盔的防弹性能，同时纤维织物层存在一定的密度的不匀，使防暴头盔非常笨重，舒适性低。

芳纶纤维具有高强度、高模量等特点，因此高强度纤维织物层盔体多采用芳纶纤维织物层。酚醛树脂具有优良的力学性能、耐热性能和电绝缘性，而且成型速度快，成本低，是理想的热固性基体树脂。

因此，亟待开发一种纤维织物密度均匀、贴合性能好的警用头盔及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种复合材料制成的警用头盔及其制备方法。本发明的警用头盔中的3D芳纶纤维平纹布的3D形态是通过织造获得的，不是通过二次加工获得的，有效避免了层间剪切强度低、易发生分层破坏以及避免二维织物在复合成型时产生褶皱、架空等缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合材料制成的警用头盔，由若干层半浸渗芳纶复合材料预浸料组成；

半浸渗芳纶复合材料预浸料由3D芳纶纤维平纹布与改性酚醛树脂组成；

半浸渗芳纶复合材料预浸料中改性酚醛树脂的质量百分比为8～18％；

3D芳纶纤维平纹布是由经纱和纬纱交织即形成的单层平纹机织物；所述单层平纹机织物的形状由球冠和延伸面组成；延伸面为沿着球冠的底所在的平面向外延伸形成；所述单层平纹机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行；单层平纹机织物上的所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；

所述单层平纹机织物上各处的经密相同，纬密相同。

需注意的是，此处所指的形状是指忽略机织物表面由经纱和纬纱交织造成的微观起伏后的形状。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种复合材料制成的警用头盔，所述球冠的半径R为8.5～11cm，球冠的高H为6～11cm，且H≤R；

单层平纹机织物的经密λ_经为70～165根/10cm，纬密λ_纬为70～165根/10cm；纱线的纤度越大，相应的经密或者纬密越小；

经纱和纬纱的材质都为对位芳纶；