[发明专利]一种蜂窝阻隔结构防弹头盔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝阻隔结构防弹头盔及其制备方法，属于防弹头盔技术领域，从头盔外表面到内表面依次包括蜂窝阻隔层、中间刚性层、内部缓冲层，其中：所述蜂窝阻隔层由六角形柱状陶瓷微筒内填充短切碳纤维复合材料构成，所述中间刚性层由碳纤维二维编织织物结构浸渍热固性树脂基体制备而成，所述内部缓冲层采用高韧性纤维二维编织结构预制体织物结构增强热塑性树脂基体构成；所述蜂窝阻隔层的外层还设置有碳纤维热固性复合材料层。本发明刚度大，受到弹丸冲击时整体变形量小，重量较轻，便于携带和佩戴，增加了舒适性。

技术领域

本发明涉及防弹头盔技术领域，特别是指一种蜂窝阻隔结构防弹头盔及其制备方法。

背景技术

防弹头盔是一种单兵作战头部安全防护的重要装备，目前传统的防弹头盔均采用UHMWPE纤维复合材料或芳纶纤维复合材料采用热压成型制备，该单一材质的防弹头盔鉴于材质自身的物理特性存在诸多问题，例如UHMWPE纤维复合材料的高温蠕变问题严重，弹丸侵撤防护过程的整体变形量较大；芳纶纤维复合材料的抗紫外老化问题严重，影响整体头盔的使用寿命和安全性。为了改善这些问题，研究者尝试采用碳纤维与以上纤维复合组成叠层组合结构的防弹头盔以解决防弹和服役过程中的刚性和耐老化问题，得到了较好的效果，然而这些头盔的防护级别一直得不到有效提升，仅仅停留在手枪弹丸的防御水平。而面对冲锋枪或者自动步枪或半自动步枪的弹丸侵撤，则没有较有效的防护性能。

防弹陶瓷材料具有硬度大、密度低等优异的力学性能，在重型防弹装甲上的应用已经较为广泛，而利用防弹陶瓷与传统复合材料材质形成组合结构而制备复合构型的单兵防护装备的研究较少，主要因为防弹陶瓷的整体密度与纤维复合材料相比较大，整体的重量影响了携带和佩戴的便携性和舒适性。

发明内容

本发明提供一种重量较轻、刚度大、整体变形量小的蜂窝阻隔结构防弹头盔及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种蜂窝阻隔结构防弹头盔插，从头盔外表面到内表面依次包括蜂窝阻隔层、中间刚性层、内部缓冲层，其中：

所述蜂窝阻隔层由六角形柱状陶瓷微筒内填充短切碳纤维复合材料构成，所述中间刚性层由碳纤维二维编织织物结构浸渍热固性树脂基体制备而成，所述内部缓冲层采用高韧性纤维二维编织结构预制体织物结构增强热塑性树脂基体构成；

所述蜂窝阻隔层的外层还设置有碳纤维热固性复合材料层。

进一步的，所述内部缓冲层的厚度为2-4mm。

进一步的，所述蜂窝阻隔层中陶瓷的材质选用氧化铝、碳化硅、氮化硼、碳化硼或氮化硅。

进一步的，所述蜂窝阻隔层中六角形柱状陶瓷微筒的高度为5-20mm，六角形柱状陶瓷微筒的壁厚为1-3mm。

进一步的，所述六角形柱状陶瓷微筒内填充的材料采用短切碳纤维增强热固性树脂复合材料，碳纤维为T300、T700、T800或T1000，短切长度为3-5mm。

进一步的，所述蜂窝阻隔层中热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂或不饱和聚酯树脂。

进一步的，所述中间刚性层中所用的碳纤维为T300、T700、T800或T1000，所用的二维编织织物结构为平纹、斜纹或缎纹；所用的热固性树脂基体选用环氧树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂。

进一步的，所述内部缓冲层中高韧性纤维选用UHMWPE纤维、芳纶纤维或PBO纤维，二维编织结构为平纹、斜纹或缎纹；

内部缓冲层中热塑性树脂基体选用聚氨酯、聚乙烯、聚醚醚酮或聚苯硫醚。

另一方面，本发明提供一种上述蜂窝阻隔结构防弹头盔的制备方法，包括以下步骤：