一种抗车辆碾压的人体防护铠甲及其制备方法与流程

本发明属人体安全防护，具体是指一种抗车辆碾压的人体防护铠甲及其制备方法。

背景技术：

1、随着交通运输的快速发展，行人与车辆混行引发的碾压事故呈上升趋势，特别是大型货车、工程车辆因其盲区大、制动距离长，一旦发生碰撞碾压，行人常因胸腹部遭受巨大压力导致多发骨折、内脏破裂而致死致残。现有的个人防护装备如防弹衣、防刺服主要针对弹丸或锐器冲击设计，重量通常超过10kg且为软质或半硬质结构，在承受数吨级的缓慢碾压载荷时，易发生整体塌陷，无法将集中载荷有效分散，难以保护骨骼和内脏。此外，某些硬质护具如摩托车护甲虽具一定抗冲击能力，但过于刚硬，穿戴后严重影响行走、弯腰等日常动作，不具备日常实用性。

2、近年来，虽有采用多层泡沫或蜂窝结构的减震垫，但其在抗碾压场景中因材料密度和强度不足，压缩行程过早耗尽，导致刚性接触人体。因此，亟需开发一种轻量化、兼具硬质分压与柔性吸能功能、且不妨碍日常活动的人体防碾压装备。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种抗车辆碾压的人体防护铠甲及其制备方法，通过将硬质分压外层、核心吸能中层及柔性贴肤内层有机结合，利用碳纤维和超高分子量聚乙烯的高比强度实现载荷分散，采用气凝胶与高密度闭孔泡棉的协同变形吸收冲击能，并凭借凯夫拉与缓冲胶垫提升穿戴舒适性，下实现抗汽车碾压、压不断骨骼、挤不伤内脏的防护效果。

2、为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：本方案提出的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲，由外层硬壳层、中间吸能层和内层贴肤层以及用于粘合各层的层间粘合树脂复合而成，所述各层包含以下重量份的原料：

3、外层硬壳层：碳纤维预浸料30-60份、超高分子量聚乙烯板材20-50份；

4、中间吸能层：气凝胶毡10-30份、高密度闭孔eva泡棉20-40份；

5、内层贴肤层：凯夫拉芳纶织物15-35份、柔性硅胶缓冲垫5-15份；

6、层间粘合树脂：环氧树脂膜或热塑性聚氨酯膜5-15份。

7、进一步地，所述碳纤维预浸料为t300或t700级单向或平纹编织预浸料，单层厚度0.1-0.3mm。

8、进一步地，所述超高分子量聚乙烯板材为分子量300万以上的压制板材，厚度1-5mm。

9、进一步地，所述气凝胶毡为二氧化硅气凝胶毡或氧化铝气凝胶毡，密度0.15-0.25g/cm3，厚度3-10mm。

10、进一步地，所述高密度闭孔eva泡棉的密度为120-200kg/m3，压缩强度≥0.5mpa。

11、进一步地，所述柔性硅胶缓冲垫为医用级硅胶，肖氏硬度a10-30，厚度1-3mm。

12、所述外层硬壳层的制备方法包括如下步骤：

13、s1：将碳纤维预浸料按铠甲覆盖区域设计裁剪，叠层铺设8-16层，相邻层纤维方向按0°/90°交替排列；

14、s2：将超高分子量聚乙烯板材按相同形状裁剪，置于碳纤维叠层的最外侧或夹于中间，形成混合叠层；

15、s3：将混合叠层放入热压模具，在130-150℃、0.5-1.5mpa压力下热压固化30-60min，冷却脱模，得到一体化的外层硬壳层，密度1.2-1.5g/cm3，弯曲强度≥300mpa。

16、本发明还提供了一种抗车辆碾压的人体防护铠甲的制备方法，具体包括如下步骤：

17、步骤1：按重量份称取气凝胶毡和高密度闭孔eva泡棉，将气凝胶毡与eva泡棉交替叠合，最外层为eva泡棉，总厚度15-30mm，于80-100℃、0.2-0.5mpa下热压复合15-30min，得到中间吸能层；

18、步骤2：将凯夫拉芳纶织物裁剪成所需形状，将柔性硅胶缓冲垫贴合在凯夫拉织物朝向人体的一面，四周缝合或高频热合固定，得到内层贴肤层；

19、步骤3：将步骤s3得到的外层硬壳层、步骤1得到的中间吸能层、步骤2得到的内层贴肤层按由外到内的顺序叠合，各层之间铺放环氧树脂膜或热塑性聚氨酯膜，放入热压模具，在110-130℃、0.3-0.8mpa下整体热压粘合30-60min；

20、步骤4：热压后自然冷却至室温，取出制品，修整边缘，加装可调节的肩带、腰带及侧扣，得到所述抗车辆碾压的人体防护铠甲。

21、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

22、本发明制备的抗车辆碾压的人体防护铠甲，通过外层碳纤维/超高分子量聚乙烯硬壳将车辆轮胎施加的点载荷分散为大面积面载荷，避免局部压强过大；中间气凝胶与高密度闭孔eva泡棉组成的复合吸能层在受压时发生塑性及粘弹性变形，大量吸收和耗散能量，且气凝胶的极低密度和耐热特性保证了轻量化和热隔绝；内层凯夫拉与硅胶垫提供了柔性缓冲，防止硬质边缘割伤皮肤，同时利用芳纶的高强度实现二次抗穿刺保护。三层协同作用使得传递至人体的压强降至安全范围内，真正实现“压不折骨，挤不伤脏”。

23、与现有技术相比，本防护铠甲全重仅8～12kg，穿戴后人体可正常行走、弯腰甚至小跑，兼具防碾压、轻量化和活动灵活性；通过调节层厚和铺设角度，可定制不同防护等级，适用于交通警察、工地作业人员、学童等高危人群。

1.一种抗车辆碾压的人体防护铠甲，其特征在于，由外层硬壳层、中间吸能层、内层贴肤层以及用于粘合各层的层间粘合树脂复合而成，所述各层包含以下重量份的原料；

2.根据权利要求1所述的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲，其特征在于，所述碳纤维预浸料为t300或t700级单向或平纹编织预浸料，单层厚度0.1-0.3mm，所述超高分子量聚乙烯板材为分子量300万以上的压制板材，厚度1-5mm。

3.根据权利要求2所述的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲，其特征在于，所述气凝胶毡为二氧化硅气凝胶毡或氧化铝气凝胶毡，密度0.15-0.25g/cm3，厚度3-10mm；所述高密度闭孔eva泡棉的密度为120-200kg/m3，压缩强度≥0.5mpa。

4.根据权利要求3所述的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲，其特征在于，所述柔性硅胶缓冲垫为医用级硅胶，肖氏硬度a10-30，厚度1-3mm。

5.根据权利要求4所述的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲及其制备方法，其特征在于所述外层硬壳层的制备过程具体包括如下步骤：

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的一种抗车辆碾压的人体防护铠甲的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：