防弹软头盔的制作方法

1.本实用新型属于防弹防护技术领域，更具体地说，是涉及一种防弹软头盔。


背景技术：

2.头盔是用于使头部免受伤害的一种单兵防护装具，历来为各国军队所重视。战场上的伤亡大多数由弹片所致，而防弹头盔可以有效地减少战场上的伤亡。上世纪80年代以前，装备头盔主要是用高锰钢或其他特种钢冲压而成，这种头盔较重，防弹和隔热性能差，佩戴不舒适，还有二次破片伤人的危险。纤维材料具有轻质且高强度的特性，现代防弹头盔制作时多采用纤维材料来代替传统的钢材，以提升防弹头盔的防护性能和轻量性。采用纤维材料制作防弹头盔时，为了提升防护性能，往往需要将纤维材料叠层到20
‑
40层，这会造成防弹头盔紧固而厚重。另外，纤维材料复合粘接技术难度较大，上述纤维材料叠层的防弹头盔不易制作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种防弹软头盔，旨在解决防弹头盔在制作时为了提升防护性能而大量层叠纤维材料导致其厚重的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述防弹软头盔由多轴向经编的纺织织物经剪切增稠液浸渍复合制造而成。
5.作为一种具体实施方式，所述多轴向经编的纺织织物包括：
6.衬纱系统，具有八轴向设置的纤维束，各不同轴向的所述纤维束不交织且平行伸直地形成八个纱片层，所述纱片层相互平行；
7.经编的绑缚系统，具有捆绑纱线，通过所述捆绑纱线的经平或编链组织将八层相互平行的所述纱片层绑缚在一起,形成完整的织物结构。
8.作为一种具体实施方式，所述衬纱系统中所述纤维束的轴向角度为0
°
/90
°
/
±
45
°
/
±
20
°
/
±
70
°
。
9.作为一种具体实施方式，所述纤维束和所述捆绑纱线为超高分子量聚乙烯纤维。
10.作为一种具体实施方式，所述超高分子量聚乙烯纤维的细度为400旦尼尔。
11.作为一种具体实施方式，所述剪切增稠液为二氧化硅颗粒和聚乙二醇复合制造而成。
12.作为一种具体实施方式，所述二氧化硅颗粒的粒径为40纳米～400纳米。
13.作为一种具体实施方式，所述二氧化硅颗粒的粒径为300纳米。
14.作为一种具体实施方式，所述聚乙二醇为分子量为400的聚乙二醇溶液。
15.作为一种改进实施方式，所述防弹软头盔还包括硬质的支撑框架，所述支撑框架为半包围的球状壳体形状，所述多轴向经编的纺织织物覆盖在所述支撑框架的外表面上。
16.本实用新型提供的防弹软头盔的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型防弹软头盔由多轴向经编的纺织织物经剪切增稠液浸渍复合制造而成。经编的纺织织物是将
衬纱捆绑到一起形成整体结构，能形成完整的织物，并且可以不损失纤维本身的力学性能，同时保证了纤维织物具有一定的厚度可以抵抗冲击；多轴向的纺织织物使纺织织物的纤维交织点多，能量传递率大，当受到子弹冲击时，由冲击点向各个方向所传递的冲击波传递速率快，能量扩散容易，并且受到正面冲击的纤维束与次级纤维束间的耦合作用强，多轴向经编的纺织织物在受到冲击时能够有效拦截防护。经过浸渍复合，剪切增稠液附着于多轴向经编的纺织织物中，当子弹等高速物体碰撞该防弹软头盔时，剪切增稠液发生剪切增稠现象，强化多轴向经编的纺织织物并使其变硬，多轴向经编的纺织织物和剪切增稠剂共同作用阻拦该高速物体碰撞，提升了单位量纤维材料的防护能力，进而避免了制作防弹头盔时纤维材料的大量层叠。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的防弹软头盔的多轴向经编的纺织织物的结构示意图；
19.图2为图1中a处的放大示意图；
20.图3为图1中多轴向经编的纺织织物的侧视结构示意图；
21.图4为图1中多轴向经编的纺织织物浸渍剪切增稠液后的电镜图；
22.图5为本实用新型实施例提供的防弹软头盔的组装结构示意图。
23.图中：1、多轴向经编的纺织织物；11、纤维束；12、捆绑纱线；13、二氧化硅颗粒；2、支撑框架。
具体实施方式
24.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的防弹软头盔进行说明。防弹软头盔由多轴向经编的纺织织物1经剪切增稠液浸渍复合制造而成。
26.本实用新型提供的防弹软头盔的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型防弹软头盔由多轴向经编的纺织织物1经剪切增稠液浸渍复合制造而成。经编的纺织织物是将衬纱捆绑到一起形成整体结构，能形成完整的织物，并且可以不损失纤维本身的力学性能，同时保证了纤维织物具有一定的厚度可以抵抗冲击；多轴向的纺织织物使纺织织物的纤维交织点多，能量传递率大，当受到子弹冲击时，由冲击点向各个方向所传递的冲击波传递速率快，能量扩散容易，并且受到正面冲击的纤维束11与次级纤维束11间的耦合作用强，多轴向经编的纺织织物1在受到冲击时能够有效拦截防护。经过浸渍复合，剪切增稠液附着于多轴向经编的纺织织物1中，当子弹等高速物体碰撞该防弹软头盔时，剪切增稠液发生剪切增稠现象，强化多轴向经编的纺织织物1并使其变硬，多轴向经编的纺织织物1和剪切增
稠剂共同作用阻拦该高速物体碰撞，提升了单位量纤维材料的防护能力，进而避免了制作防弹头盔时纤维材料的大量层叠。
27.具体实施时，该防弹软头盔的制作步骤如下：
28.1)制备二氧化硅质量分数为65％(聚乙二醇质量分数为35％)的剪切增稠液
29.采用电动搅拌器搅拌，为分散均匀，将二氧化硅颗粒13分少量多次的加入到聚乙二醇溶液中，每次搅拌分散至无明显沉淀或颗粒时再次加入，直至全部加入。
30.将混合较为均匀的剪切增稠液放入超声振动仪中，振动20min，使溶液分散的更加均匀，振动完成后再次搅拌30min，然后再次超声振动，重复多次直至溶液出现明显剪切增稠效应。
31.用无水乙醇溶液将剪切增稠液稀释，比例为剪切增稠液：无水乙醇＝1:4。将剪切增稠液缓慢倒入搅拌中的无水乙醇中，使两者充分混合至均匀状态。
32.2)多轴向经编的纺织织物1预处理
33.采用丙酮溶液对多轴向经编的纺织织物1进行清洗，除去其纤维表面的油剂和杂质，清洗时间为1h。丙酮清洗过后再用去离子水清洗织物30min。
34.将清洗过的多轴向经编的纺织织物1放入到干燥机中干燥2h，温度为60℃。
35.3)剪切增稠液与多轴向经编的纺织织物1复合
36.将稀释过后的剪切增稠液放入到超声振荡器，将多轴向经编的纺织织物1浸渍在剪切增稠液中，振荡浸渍1h，以使二氧化硅颗粒13在纤维织物上分散的更加均匀。
37.将浸渍后的多轴向经编的纺织织物1取出，用压辊将多余液体挤出，同时也为了使浸渍的更加充分，使纤维织物的内层纤维也能附着上二氧化硅颗粒13。
38.将多轴向经编的纺织织物1放入干燥箱中烘干，温度为70℃，干燥2h。
39.4)多轴向经编的纺织织物1定型
40.将烘干的多轴向经编的纺织织物1放到准备好具有一定弧度的模具上进行定型处理，使多轴向经编的纺织织物1直接形成头盔形状。
41.由于多轴向经编的纺织织物1本身具有很好的可设计性，并且为柔性织物，所以直接将多轴向经编的纺织织物1放置在模具上就能得到所需的弧度和结构，此过程可以避免材料进行粘接的过程，保证了防弹软头盔的整体性。在此基础上进行模压成型，得到完整的防弹软头盔结构。
42.作为一种具体实施方式，请参阅图1至图3，多轴向经编的纺织织物1包括：衬纱系统，具有八轴向设置的纤维束11，各不同轴向的纤维束11不交织且平行伸直地形成八个纱片层，纱片层相互平行；经编的绑缚系统，具有捆绑纱线12，通过捆绑纱线12的经平或编链组织将八层相互平行的纱片层绑缚在一起,形成完整的织物结构。八轴向衬纱系统中各不同轴向的纤维束11不交织，且相同轴向的纤维束11相互平行伸直形成纱片层，八个纱片层相互平行。八轴向衬纱系统的交织点多，能量传递率大，当受到子弹冲击时，由冲击点向各个方向所传递的冲击波传递速率快，能量扩散容易，并且受到正面冲击的纤维束11与次级纤维束11间的耦合作用强，抵抗子弹冲击能力更强。
43.作为一种具体实施方式，请参阅图1至图3，衬纱系统中纤维束11的轴向角度为0
°
/90
°
/
±
45
°
/
±
20
°
/
±
70
°
。设定一纱片层的纤维束11为基准的0
°
轴向，其他七个纱片层的纤维束11与该0
°
轴向夹角角度分别为90
°
、
±
45
°
、
±
20
°
、
±
70
°
。采用该轴向角度的衬纱系统
交织点多，使捆绑纱线12的经编容易实现，使该多轴向经编的纺织织物1内部连接紧固。
44.作为一种具体实施方式，请参阅图5，纤维束11和捆绑纱线12为超高分子量聚乙烯纤维织物。超高分子量聚乙烯纤维又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。纤维束11和捆绑纱线12采用超高分子量聚乙烯纤维能在保持多轴向经编的纺织织物1轻量性的前提下获得较高的强度。
45.作为一种具体实施方式，请参阅图1至图3，超高分子量聚乙烯纤维的细度为400旦尼尔。细度为400旦尼尔的超高分子量聚乙烯纤维粗细适中，能够使成品多轴向经编的纺织织物1结构紧密。
46.作为一种具体实施方式，请参阅图1至图4，剪切增稠液为二氧化硅颗粒13和聚乙二醇复合制造而成。由于二氧化硅颗粒13制备简单、形状规则、单分散性好，故选用二氧化硅颗粒13作为剪切增稠液的分散相；聚乙二醇具有优良的润滑性和分散性，与许多化学品不起作用，不易变质，选用聚乙二醇溶液作为分散介质。分散相在分散介质中通过布朗运动和电荷作用分散较为稳定，二氧化硅颗粒13分散到聚乙二醇中不会发生反应，可以保持原有状态与性质，且两者混合可以制成均匀稳定的悬浊液状态。剪切增稠液中的二氧化硅颗粒13的质量分数为65％，根据前人研究进展，并通过查阅大量资料，二氧化硅颗粒13质量分数为65％的剪切增稠液具有明显的增稠效果，可以发挥更好的抗冲击作用。二氧化硅颗粒13可以增大纤维束11间的摩擦力，限制纤维束11的运动。多轴向经编的纺织织物1受到高速冲击时，在二氧化硅颗粒13的作用下纤维束11不易发生滑移，多轴向经编的纺织织物1的抗剪切能力增强。另外，冲击物体与二氧化硅颗粒13间的摩擦也会消耗冲击能量，实现抗冲击作用。触发剪切增稠液的剪切增稠现象需要对其作用的剪切速率达到临界剪切速率。物体冲击纤维束11发生滑移产生的剪切速率达到上述临界剪切速率时，会使二氧化硅颗粒13凝聚，产生剪切增稠现象，剪切增稠液的粘度迅速增大，多轴向经编的纺织织物1受到束缚难以变形，与剪切增稠液共同产生耦合效应，使应力波沿纤维束11轴向向整个织物传播。该实施方式中，多轴向经编的纺织织物1中附着的二氧化硅颗粒13较多，防弹效果强，吸收的能量比未浸渍的多轴向经编的纺织织物1高42％。
47.作为一种具体实施方式，请参阅图4，二氧化硅颗粒13的粒径为40纳米～400纳米。在剪切增稠液中浸渍多轴向经编的纺织织物1时，粒径为40nm～400nm的二氧化硅颗粒13更容易分散附着于多轴向经编的纺织织物1中，使多轴向经编的纺织织物1获得更均匀的强化效果。
48.作为一种具体实施方式，请参阅图4，二氧化硅颗粒13的粒径为300纳米。在剪切增稠液中浸渍多轴向经编的纺织织物1时，粒径为300nm的二氧化硅颗粒13更容易分散附着于多轴向经编的纺织织物1中，使多轴向经编的纺织织物1获得更均匀的强化效果。
49.作为一种具体实施方式，聚乙二醇为分子量为400的聚乙二醇溶液。聚乙二醇为分子量为400的聚乙二醇溶液，即为peg400，由于peg400为液体，它具有与各种溶剂的广泛相容性，是很好的溶剂和增溶剂。peg400稳定、不易变质，含有peg400的剪切增稠液被加热烘干时是稳定的。剪切增稠液采用分子量为400的聚乙二醇溶液，能够使多轴向经编的纺织织物1在浸渍后被剪切增稠液性有效强化。
50.作为一种改进实施方式，请参阅图5，防弹软头盔还包括硬质的支撑框架2，支撑框
架2为半包围的球状壳体形状，多轴向经编的纺织织物1覆盖在支撑框架2的外表面上。多轴向经编的纺织织物1可以覆盖在硬质的支撑框架2上，多轴向经编的纺织织物1较薄，增加支撑框架2的设置可以使该防弹软头盔更便于佩戴，且支撑框架2也能起到一定的防护作用。
51.具体实施时，支撑框架2可以为空心的塑料材质。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。