[发明专利]层间强化复合材料防弹头盔的制备方法

说明书

本发明公开了一种层间强化复合材料防弹头盔的制备方法，属于防弹头盔的制备领域。所述层间强化复合材料防弹头盔的制备方法包括二维混杂纤维预浸料的预处理及柱孔定位、复合材料预浸料压制成型、柱塞复合强化、整体刚性外层制备四个步骤。本发明成型的复合材料防弹头盔可以达到整体刚性稳定的同时，又可以提高对头部重点位置的防弹性能升级。

技术领域

本发明涉及防弹头盔的制备领域，特别是指一种层间强化复合材料防弹头盔的制备方法。

背景技术

防弹头盔是现代战争保护单兵或单警头部免受子弹伤害的重要防护装备。从二战以来，各个国家都在对防弹头盔的材质和结构进行深入和系统研究，传统金属材质存在重量大、环境适应性差的问题，目前已经被高性能纤维复合材料材质头盔所取代。

目前的复合材料防弹头盔限于成本、产量等综合因素的影响，基本为二维叠层复合材料结构，而这种传统的叠层结构的复合材料防弹头盔，虽然有重量轻、耐水、耐腐蚀特性强的诸多优点，但是由于复合材料自身的各向异性，层间的粘接弱化问题一直是防弹性能不稳定的症结所在。

发明内容

本发明基于二维复合材料防弹头盔的基本结构，综合运用了纤维混杂技术、预设预埋复合技术、陶瓷复合技术、多维编织技术以及真空导入成型技术，提出了一种层间强化复合材料防弹头盔的制备方法，利用该方法成型的复合材料防弹头盔可以达到整体刚性稳定的同时，又可以提高对头部重点位置的防弹性能升级。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种层间强化复合材料防弹头盔的制备方法，包括二维混杂纤维预浸料的预处理及柱孔定位、复合材料预浸料压制成型、柱塞复合强化、整体刚性外层制备四个步骤。

进一步的，所述二维混杂纤维预浸料采用高性能纤维混杂浸渍热塑性树脂粘合剂制备，所述热塑性树脂粘合剂采用热塑性胶液浸渍纤维的复合方式或者热塑性胶膜热压方式与纤维进行复合，所述热塑性树脂粘合剂采用聚乙烯、聚氨酯、EAA、EEA、聚丙烯、聚碳酸酯中的一种，所述热塑性树脂粘合剂的含量为15％～30％。

进一步的，所述高性能纤维为混杂纤维混杂防弹纤维，其中：

所述混杂纤维采用碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维中的一种；

所述防弹纤维为UHMWPE纤维、芳纶纤维中的一种；

所述混杂纤维与所述防弹纤维的比例控制在1:2～1:15之间。

进一步的，所述二维混杂纤维预浸料采用单向纤维排布混杂形式，或者采用二维平纹、斜纹、缎纹中的一种织物形式。

进一步的，所述复合材料预浸料压制成型采用切割方式进行预浸料柱孔加工，采用该种成型方式的二维混杂纤维预浸料在防弹头盔的眉心、后脑、左右侧耳和头顶位置进行单层预浸料的孔状剪裁，孔的形状采用圆形、椭圆形、方形、六角形中的一种。

进一步的，孔的切割方式采用水刀切割、激光切割、电热切割中的一种或多种。

进一步的，所述二维混杂纤维预浸料的柱孔定位方式，在单层预浸料预留孔切割完成后，进行叠层铺设，其中将预浸料单层铺设在铺设工装上，工装的预留定位位置装入石蜡柱塞，将单层预浸料按孔位置在铺设头模工装表面进行铺设，达到预定铺设层数后，将嵌入石蜡定位柱塞的叠层预浸料取下。

进一步的，所述复合材料预浸料的压制成型的方式，将叠层预浸料固定在头盔成型模具的阳模上，之后进行头盔压制，压制成型的压力控制在15-25MPa之间，成型温度控制在120-150℃范围内，成型过程中，定位石蜡柱塞随加热而熔化。

进一步的，所述柱塞复合强化的方式，待复合材料预浸料头盔成型后，在柱孔位置嵌入预先加工好的刚性柱塞，刚性柱塞采用均质柱塞或复合材料编织柱塞，其中：