技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防彈
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種防彈頭盔及其制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，傳統(tǒng)防彈頭盔往往采用如下生產(chǎn)工藝制備：1、首先將聚乙烯(PE)或芳綸無緯布按照設(shè)定形狀裁剪，其中大多采用花瓣形和風(fēng)葉輪形(見圖1)；2、然后將裁片層疊，在每層裁片之間錯開一定的角度放置；3、將最后鋪設(shè)成的防彈頭盔坯料(見圖2)采用模具熱壓成型。但是，這種傳統(tǒng)的纖維無緯布剪裁與鋪設(shè)在一定程度上破壞了單向片材的整體性、連續(xù)性和正交結(jié)構(gòu)，從而影響沖擊波擴(kuò)散速度，降低了防彈頭盔的防彈性能。另一方面，傳統(tǒng)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維無緯布一般是將UHMWPE纖維按照單向排列嵌入到熱塑性樹脂基體中而制成的，即：將多根UHMWPE纖維經(jīng)過均勻、平行、挺直等整經(jīng)工藝沿一個方向排列整齊，用熱塑性樹脂粘結(jié)各纖維制得單向布，將多層單向布按0度或90度依次交叉鋪放至少二層，用熱塑性樹脂粘結(jié)各層單向布熱壓制得無緯布。這種UHMWPE纖維制備單向布、單向布制備無緯布和無緯布壓制成防彈頭盔過程中都使用了熱塑性樹脂，而防彈頭盔中大量熱塑性樹脂的存在會導(dǎo)致當(dāng)子彈射入UHMWPE防彈頭盔時，中彈部位的損傷會迅速擴(kuò)展，UHMWPE無緯布層之間會出現(xiàn)大面積分層和明顯開裂，子彈沖擊造成的頭盔內(nèi)鼓包高度較大。由UHMWPE纖維制備單向布的過程中，把膠和UHMWPE纖維粘合的工藝復(fù)雜，降低了單向布的生產(chǎn)效率。而且每根UHMWPE為絲狀結(jié)構(gòu)，每根UHMWPE纖維均為獨立個體，故各纖維的整經(jīng)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且在整經(jīng)、涂膠等工藝過程中易造成斷絲、扭曲、纏繞打結(jié)、排列不均勻等缺陷，這些缺陷都將阻礙無緯布對外力進(jìn)行有效的能量傳遞，進(jìn)而降低無緯布的強(qiáng)度、防彈等性能。因此，研究在不破壞無緯布整體性、連續(xù)性和正交性的前提下制備的頭盔將十分有意義，預(yù)期能夠大幅度提高頭盔的防彈性能。另一方面，在保持相當(dāng)防彈性能的前提下使防彈頭盔輕質(zhì)化，也是防彈頭盔領(lǐng)域追求的一個目標(biāo)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明一方面提供了一種防彈頭盔，該頭盔的盔殼可以由多層無緯布的圓形片材壓制成型，并且盔殼內(nèi)部可以包括由所述無緯布圓形片材一體成型的加強(qiáng)筋，其中所述無緯布的材質(zhì)可以選自超高分子量聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯薄膜、芳綸纖維或其組合。在一個實施方案中，所述加強(qiáng)筋可以以凸起條的形態(tài)分布在盔殼內(nèi)表面，并且以頭盔頂部為圓心，呈射線延伸到頭盔邊緣(簡稱“射線加強(qiáng)筋”)。在一個任選的實施方案中，所述加強(qiáng)筋還可以包括至少一個圓環(huán)形加強(qiáng)筋，以將頭盔的射線加強(qiáng)筋連成整體?？蛇x地，在盔殼包括圓環(huán)形加強(qiáng)筋的情況下，所述加強(qiáng)筋還可以包括從圓環(huán)形加強(qiáng)筋呈射線延伸到頭盔邊緣的輔助加強(qiáng)筋。在另一實施方案中，所述加強(qiáng)筋的寬度可以為1mm-20mm，高度可以為1mm-10mm。在一個實施方案中，如果無緯布的材質(zhì)是超高分子量聚乙烯薄膜，無緯布的面密度可以為60-120g/m2；如果無緯布的材質(zhì)是超高分子量聚乙烯纖維，無緯布的面密度可以為120-160g/m2；如果無緯布的材質(zhì)是芳綸纖維，無緯布的面密度可以為160-200g/m2。在又一實施方案中，如果無緯布材質(zhì)是超高分子量聚乙烯纖維，所述盔殼可以由60-70層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2；如果無緯布材質(zhì)是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔殼可以由50-90層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2；如果無緯布材質(zhì)是芳綸纖維，所述盔殼可以由50-60層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2。在又一實施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的斷裂強(qiáng)度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于4.0％；芳綸纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％。在一個實施方案中，所述無緯布的材質(zhì)可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述無緯布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜層疊鋪放，并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到；優(yōu)選地，可以將這些超高分子量聚乙烯薄膜以非零角度層疊鋪放。在一優(yōu)選的實施方案中，所述無緯布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。在另一實施方案中，所述防彈頭盔還可以包括聚碳酸酯加強(qiáng)內(nèi)襯板。在一任選的實施方案中，聚碳酸酯加強(qiáng)內(nèi)襯板可以通過在其制備過程中留有的與頭盔內(nèi)部加強(qiáng)筋尺寸相對應(yīng)的凹槽而直接嵌入頭盔中。本發(fā)明還提供了一種防彈頭盔的制備方法，其可以包括如下步驟：(1)裁片：將無緯布裁成圓形片材并疊層，其中所述無緯布的材質(zhì)可以選自超高分子量聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯薄膜、芳綸纖維或其組合；(2)頭盔坯料制備：將步驟(1)得到的無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；(3)預(yù)成型件制備：將頭盔坯料放置于預(yù)成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；(4)成型件制備：將步驟(3)得到的預(yù)成型件放入成型模具中，使預(yù)成型件頭盔定型，冷卻后取出，制得頭盔半成品；以及(5)將頭盔半成品經(jīng)修邊、噴漆、懸掛等工藝，制得成品頭盔；其中步驟(2)和(3)中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內(nèi)表面都光滑，并且除了步驟(3)所用的模具尺寸是步驟(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟(4)中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內(nèi)表面光滑。在一個實施方案中，如果無緯布的材質(zhì)是超高分子量聚乙烯薄膜，無緯布的面密度可以為60-120g/m2；如果無緯布的材質(zhì)是超高分子量聚乙烯纖維，無緯布的面密度可以為120-160g/m2；如果無緯布的材質(zhì)是芳綸纖維，無緯布的面密度可以為160-200g/m2。在又一實施方案中，如果無緯布材質(zhì)是超高分子量聚乙烯纖維，所述盔殼可以由60-70層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2；如果無緯布材質(zhì)是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔殼可以由50-90層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2；如果無緯布材質(zhì)是芳綸纖維，所述盔殼可以由50-60層無緯布的圓形片材壓制成型，優(yōu)選頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2。在又一實施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的斷裂強(qiáng)度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于4.0％；芳綸纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％。在一個實施方案中，所述無緯布的材質(zhì)可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述無緯布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜層疊鋪放，并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。在一優(yōu)選的實施方案中，所述無緯布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的防彈頭盔制備方法中無緯布裁片的風(fēng)葉輪形狀的示意圖，從左到右依次是0o、15o、30o、45o的風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的防彈頭盔制備方法中頭盔坯料示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的UHMWPE無緯布圓形片材的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的頭盔坯料制備和預(yù)成型件制備工藝步驟所用的公模具和母模具的示意圖(左：公模具左視圖；右：母模具主視圖)。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的成型件制備工藝步驟所用的公模具和母模具的示意圖(左：公模具；右：母模具)。具體實施方式本發(fā)明中防彈頭盔的盔殼可以由多層無緯布圓形片材壓制成型，并且盔殼內(nèi)部可以包括由所述無緯布圓形片材一體成型的加強(qiáng)筋，其中所述無緯布的材質(zhì)可以選自UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜或芳綸纖維等。如本文所用，“圓形片材”或“圓片”指呈圓形的片材，其整體表面不包括任何破壞其圓面完整性的痕跡，如剪裁出的豁口等。這種將無緯布直接裁剪成圓片，不僅簡化了傳統(tǒng)防彈頭盔制備中需要將無緯布裁剪成花瓣形或風(fēng)葉輪形的繁瑣操作，更關(guān)鍵的是有效保證了無緯布材質(zhì)的整體性和連續(xù)性。而后一點對于防彈頭盔非常重要，因為當(dāng)子彈以非常高的沖量射入防彈頭盔時，頭盔內(nèi)的不連續(xù)點都會導(dǎo)致中彈部位的損傷不能迅速擴(kuò)展到四周，從而有可能穿透頭盔而帶來生命危險?，F(xiàn)有技術(shù)為了盡量減少風(fēng)葉輪形或花瓣形無緯布的這些不連續(xù)點，往往需要將每層裁片之間錯開一定角度進(jìn)行疊層，但這種疊層方式不僅非常繁瑣，而且只是一定程度上減小了不連續(xù)點的不利影響。本發(fā)明通過對無緯布圓片疊層直接壓制成型，根本性地解決了這一困擾防彈技術(shù)人員多年的難題。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明中無緯布的材質(zhì)可以是UHMWPE薄膜，并且所述無緯布可以由2片以上UHMWPE薄膜層疊鋪放，并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到；優(yōu)選地，可以將這些聚乙烯薄膜以非角度層疊鋪放。如
背景技術(shù)：
部分所述，這種直接使用UHMWPE薄膜得到的無緯布而不是使用由UHMWPE纖維與熱塑性樹脂制得的單向布得到的無緯布更有效地保證了UHMWPE材質(zhì)的整體性和連續(xù)性，并且避免了因存在熱塑性樹脂而影響成品防彈頭盔的防彈性能的問題。但是，本發(fā)明的防彈頭盔當(dāng)然可以選擇UHMWPE纖維、芳綸纖維、甚至是UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜和芳綸纖維中一項或多項的任意組合的無緯布來制備，因為本發(fā)明將無緯布裁成圓片并且無緯布圓片一體形成頭盔內(nèi)的加強(qiáng)筋的方案，已經(jīng)有效保證了無緯布材質(zhì)的整體性、連續(xù)性和正交性，從而確保了頭盔的防彈性能。在一個實施方案中，UHMWPE薄膜的斷裂強(qiáng)度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％。在一個實施方案中，UHMWPE纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于4.0％。在一個實施方案中，芳綸纖維的斷裂強(qiáng)度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，斷裂伸長率可以小于2.5％。本發(fā)明所用UHMWPE薄膜的面密度可以為60-120g/m2，UHMWPE纖維的面密度可以為120-160g/m2，芳綸纖維的面密度可以為160-200g/m2。這類高強(qiáng)度高模量的輕質(zhì)材料使得由此制備的防彈頭盔在保持防彈能力的前提下，重量大大減輕。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：根據(jù)應(yīng)力波傳播機(jī)理，應(yīng)力波在彎度小的纖維中相對于在彎度大的纖維中傳播快，而應(yīng)力波傳遞越快，單位時間內(nèi)傳遞能量越多，吸能效果越好，因此正交結(jié)構(gòu)的單向布防彈性能較好。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，UHMWPE薄膜無緯布可以由4片UHMWPE薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放并以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。這種單向布的正交結(jié)構(gòu)能夠最大程度地保證防彈效果。本發(fā)明所用的這種4層復(fù)合膜的面密度可以為60-120g/m2。至于膠接、熱壓或綁定紗等連接方式，這是本領(lǐng)域的常規(guī)連接方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。本發(fā)明的防彈頭盔盔殼可以由多層無緯布的圓形片材壓制成型。即用裁刀將無緯布直接裁成圓形片材，例如，如圖3所示直徑550mm的圓片，再將圓片直接進(jìn)行疊層，壓制成型。將無緯布直接裁成圓形片材并直接疊層，不僅避免了現(xiàn)有技術(shù)中裁成風(fēng)葉輪形或花瓣形等復(fù)雜形狀以及需要將每層裁片錯開一定角度放置的繁瑣操作，更重要的是沒有破壞無緯布的整體性、連續(xù)性以及正交結(jié)構(gòu)，從而不會影響沖擊波的擴(kuò)散速度，有效保證了頭盔的防彈性能。在本發(fā)明的一個實施方案中，無緯布的材質(zhì)可以是UHMWPE薄膜，此材質(zhì)的防彈頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2，優(yōu)選6.0Kg/m2。參考該面密度并考慮最終的防彈性能(例如1.1g模擬破片V50值)，可以將50-90層UHMWPE薄膜無緯布圓形片材壓制成型。具體而言，根據(jù)GA293-2012標(biāo)準(zhǔn)，頭盔的表面積是一定的：中號裸盔的表面積為0.125m2，此時頭盔重量大概750g；大號裸盔的表面積為0.13m2，此時頭盔重量大概780g。根據(jù)國標(biāo)，既然頭盔的表面積一定，因此頭盔的面密度當(dāng)然是越小越好，這樣頭盔的重量能比較輕。但是，為了保證防彈性能和頭盔應(yīng)具有一定剛性，頭盔也必須具有一定重量。本發(fā)明在使用UHMWPE薄膜無緯布制備頭盔中，通過將面密度控制在4.0-8.0Kg/m2之間，在保證防彈性能的前提下，成功使得頭盔盡量輕質(zhì)化。例如，大號頭盔的重量才約780g，中號頭盔的重量才約750g，而1.1g模擬破片V50值均可達(dá)到650m/s。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，無緯布的材質(zhì)可以是UHMWPE纖維，此材質(zhì)的防彈頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2，優(yōu)選8.0Kg/m2，同樣參考該面密度并考慮最終的防彈性能，可以將60-70層UHMWPE纖維無緯布圓形片材壓制成型。在另一實施方案中，無緯布的材質(zhì)可以是芳綸纖維，此材質(zhì)的防彈頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2，優(yōu)選8.5Kg/m2，同樣參考該面密度并考慮最終的防彈性能，可以將50-60層芳綸纖維無緯布圓形片材壓制成型。但是，當(dāng)無緯布不裁切成風(fēng)葉輪或者花瓣形時，由于球面積最小，因此不可避免地會產(chǎn)生更多褶皺。為此，本發(fā)明通過開發(fā)設(shè)計頭盔制備新工藝，使這些褶皺在頭盔內(nèi)部自然形成加強(qiáng)筋(即這些加強(qiáng)筋是由無緯布圓形片材一體成型的)；這不僅有效解決了褶皺問題，而且所述加強(qiáng)筋能夠起到龍骨的作用，對于提高頭盔剛性非常有利。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，加強(qiáng)筋可以以凸起條的形態(tài)分布在盔殼內(nèi)表面，并且以頭盔頂部為圓心，呈射線延伸到頭盔邊緣(簡稱“射線加強(qiáng)筋”)。加強(qiáng)筋是頭盔模制過程中擠壓成的棱；當(dāng)將頭盔倒置(即頭盔內(nèi)部朝上)，從帽檐平面看，這些凸起條呈現(xiàn)山丘似的梯形，緊挨頭盔的地方稍稍寬些，往上就稍窄些，像一個“凸”字。任選地，加強(qiáng)筋還可以包括至少一個圓環(huán)形加強(qiáng)筋，以將頭盔的射線加強(qiáng)筋連成整體。在盔殼包括圓環(huán)形加強(qiáng)筋的情況下，所述加強(qiáng)筋還可以包括從圓環(huán)形加強(qiáng)筋呈射線延伸到頭盔邊緣的輔助加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的寬度可以為1mm-20mm，高度可以為1mm-10mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，頭盔盔殼可以包括4-16根射線加強(qiáng)筋、1-5根圓環(huán)形加強(qiáng)筋和4-16根輔助加強(qiáng)筋，這可以根據(jù)加強(qiáng)筋的寬度以及頭盔強(qiáng)度來具體調(diào)整。在一個優(yōu)選的實施方案中，盔殼可以包括8根射線加強(qiáng)筋、1根圓環(huán)形加強(qiáng)筋和8根輔助加強(qiáng)筋。為了使無緯布圓形片材產(chǎn)生的褶皺一體形成加強(qiáng)筋，本發(fā)明可以通過處理無緯布圓形片材疊層的3個特定工藝步驟來實現(xiàn)：I.頭盔坯料制備：將無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；II.預(yù)成型件制備：將頭盔坯料放置于預(yù)成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；III.成型件制備：將預(yù)成型件放入成型模具中，使預(yù)成型件頭盔定型，冷卻后取出，制得頭盔半成品；其中步驟I和II中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內(nèi)表面均光滑，并且除了步驟II所用的模具尺寸是步驟I所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟III中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內(nèi)表面光滑。具體而言，步驟II所用的預(yù)成型公模具比步驟I所用的坯料公模具的尺寸可以小60-80mm，預(yù)成型母模具尺寸比坯料母模具尺寸可以小30-50mm，預(yù)成型公模具的高度比坯料公模具高度可以少50-65mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在步驟I中，將無緯布圓形片材疊層于常溫和1-10MPa的壓力下在呈花瓣形的母模具(可參考圖4，其中示出了本申請實施例中所用的公模具和母模具)中冷壓5-60秒，得到頭盔坯料。圖4中所示的母模具有6個花瓣開口，但這只是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體需要調(diào)整花瓣開口數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在步驟II中，將頭盔坯料放置于預(yù)成型模具(形狀同樣可參考圖4)中，在60-120℃的溫度和1MPa-15MPa的壓力下逐步使頭盔坯料成型1-30分鐘，并逐步修剪坯料外沿多余的材料。其中“逐步”表示該步驟的溫度和壓力一般是逐步增加的，例如溫度可以以線性方式升溫，而壓力可以采用階梯式加壓(比如從常壓加壓到1MPa，可以采用0.1-0.2-0.3……0.9-1.0MPa的逐步加壓方式)。當(dāng)然，壓力也可以直接一步加壓到位。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在步驟III中，將步驟II得到的預(yù)成型件放入成型模具(可參考圖5，其中示出了本申請實施例中所用的公模具和母模具)中，在110-150℃的溫度和10MPa-30MPa的壓力下使預(yù)成型件頭盔定型5-60分鐘，并在10-40℃的溫度和10MPa-30MPa的壓力下冷壓成型1-30分鐘后取出，制得頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側(cè)耳朵處圓弧過渡和頭盔前后下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。任選地，上述步驟I、II和III的溫度變化過程可以都以線性方式進(jìn)行，而壓力變化過程可以一次進(jìn)行或以階梯狀進(jìn)行?？傊ㄟ^上述步驟I、II和III，尤其是步驟I和II中采用花瓣形母模具制備頭盔坯料和預(yù)成型件，步驟III中采用外表面帶有開槽的公模具和內(nèi)表面光滑的母模具，并且步驟II中盡量逐步升溫和加壓，這些措施集中保證了圓形片材容易起的褶皺轉(zhuǎn)而成為一體形成在頭盔內(nèi)部的加強(qiáng)筋。具體而言，步驟I和II使用的花瓣形母模具能夠使得圓片所起的部分褶皺盡量被擠壓到花瓣邊緣，從而被方便地剪切除掉。步驟I、II和III的三步壓制工藝，能有效避免UHMWPE熱塑性樹脂受熱后因流動而發(fā)生形變或位移。事實上，現(xiàn)有技術(shù)一般采取先熱壓后冷壓的一步壓制工藝，但由于頭盔的母模具大體是球形，壓制過程中頭盔頂部受力顯然大于頭盔周邊，因此一步壓制成型的頭盔周邊往往致密程度不夠，防彈效果降低。本發(fā)明的三步壓制工藝則有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的這一弊端。對于步驟III中所用的公模具，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其外表面分布有以頂部為圓心，呈射線延伸到邊緣的長方形開槽(“射線開槽”)。任選地，公模具外表面還可以分布有至少一個圓環(huán)形開槽，以將射線開槽連成整體。在公模具包括圓環(huán)形開槽的情況下，其外表面還可以分布有從圓環(huán)形開槽呈射線延伸到邊緣的輔助長方形開槽。開槽的寬度可以為1mm-20mm，深度可以為1mm-10mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，公模具外表面可以分布有4-16個射線開槽、1-5個圓環(huán)形開槽和4-16個輔助開槽，這可以根據(jù)開槽的寬度以及所需的頭盔強(qiáng)度來具體調(diào)整。在一個優(yōu)選的實施方案中，公模具外表面可以分布有8個射線開槽、1個圓環(huán)形開槽和8個輔助開槽。根據(jù)本發(fā)明，在一個實施方案中，防彈頭盔還可以包括聚碳酸酯加強(qiáng)內(nèi)襯板。在一個優(yōu)選的實施方案中，聚碳酸酯加強(qiáng)內(nèi)襯板可以通過在其制備過程中留有的與頭盔內(nèi)部加強(qiáng)筋尺寸相對應(yīng)的凹槽而直接嵌入頭盔中。本發(fā)明還提供了一種防彈頭盔的制備方法，其可以包括如下步驟：(1)裁片：將無緯布裁成圓形片材并疊層，其中所述無緯布的材質(zhì)可以選自UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜、芳綸纖維或其組合等；(2)頭盔坯料制備：將步驟(1)得到的無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；(3)預(yù)成型件制備：將頭盔坯料放置于預(yù)成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；(4)成型件制備：將步驟(3)得到的預(yù)成型件放入成型模具中，使預(yù)成型件頭盔定型，冷卻后取出，制得頭盔半成品；以及(5)將頭盔半成品經(jīng)修邊、噴漆、懸掛等工藝，制得成品頭盔；其中步驟(2)和(3)中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內(nèi)表面均光滑，并且除了步驟(3)所用的模具尺寸是步驟(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟(4)中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內(nèi)表面光滑?？梢钥吹?，步驟(2)、(3)和(4)實際分別對應(yīng)于前述步驟I、II和III，因此以上針對步驟I、II和III的描述分別適用于步驟(2)、(3)和(4)。為更好地理解本發(fā)明，下面通過實施例并結(jié)合相應(yīng)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但這些實施例絕不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。實施例一按照如下步驟，使用UHMWPE薄膜制備中號的防彈頭盔：(1)裁片：首先將4片UHMWPE薄膜以縱橫交錯(即0°/90°角)的方式交疊，并對至少一個單層的下表面涂覆聚氨酯乳液膠合劑，由此制成無緯布。該UHMWPE薄膜的斷裂強(qiáng)度約為30g/D，拉伸模量約為1700g/D，斷裂伸長率約為2.2％，所得無緯布的面密度約為100g/m2。將上述UHMWPE無緯布裁成直徑為550mm的圓片，并將60個這樣的圓片直接疊層。(2)頭盔坯料制備：將步驟(1)得到的UHMWPE無緯布圓片疊層在室溫20℃置于如圖4所示的花瓣形母模具中，將壓力一次升高到約4MPa，并在此壓力下用公模具對圓片疊層進(jìn)行15秒的冷壓，得到頭盔坯料。(3)預(yù)成型件制備：將頭盔坯料置于預(yù)成型模具(形狀如圖4所示，尺寸為坯料模具的80％)中，通過溫控系統(tǒng)將溫度線性升高到80℃和壓力一次增加到11MPa下逐步使頭盔坯料成型8分鐘，并在此過程中逐步修剪坯料外沿多余的材料，制得預(yù)成型件。(4)成型件制備：將步驟(3)得到的預(yù)成型件放入成型模具(如圖5所示)中，通過溫控系統(tǒng)將溫度線性升高到130℃和將壓力一次加壓到23MPa下使預(yù)成型件頭盔定型20分鐘，之后使溫度降低到20℃，并繼續(xù)在23MPa的壓力下冷壓成型10分鐘后取出，由此得到頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側(cè)耳朵處圓弧過渡和頭盔前后下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。(5)將頭盔半成品經(jīng)修邊、噴漆、懸掛等工藝，制得成品頭盔。由此制得的頭盔裸重約750g，面密度約為6.0Kg/m2，并且1.1g模擬破片V50測試值為650m/s。實施例二按照如下步驟，使用UHMWPE薄膜制備大號的防彈頭盔：(1)裁片：首先將4片UHMWPE薄膜以縱橫交錯(即0°/90°角)的方式交疊，并對至少一個單層的下表面涂覆KratonD1161膠合劑，由此制成無緯布。該UHMWPE薄膜的斷裂強(qiáng)度約為27g/D，拉伸模量約為1600g/D，斷裂伸長率約為2.3％，所得無緯布的面密度約為80g/m2。將上述UHMWPE無緯布裁成直徑為550mm的圓片，并將87個這樣的圓片直接疊層。(2)頭盔坯料制備：將步驟(1)得到的UHMWPE無緯布圓片疊層在室溫20℃置于如圖4所示的花瓣形母模具中，將壓力一次升高到約10MPa，并在此壓力下用公模具對圓片疊層進(jìn)行15秒的冷壓，得到頭盔坯料。(3)預(yù)成型件制備：將頭盔坯料置于預(yù)成型模具(形狀如圖4所示，尺寸為坯料模具的80％)中，通過溫控系統(tǒng)將溫度線性升高到110℃，并在將壓力以階梯方式(即在2分鐘內(nèi)從常壓加壓到3MPa，從第3分鐘到第6分鐘從3MPa加壓到6MPa，從第7分鐘到第8分鐘從6MPa加壓到7MPa)增加到7MPa的過程中逐步使頭盔坯料成型8分鐘，并在此過程中逐步修剪坯料外沿多余的材料，制得預(yù)成型件。(4)成型件制備：將步驟(3)得到的預(yù)成型件放入成型模具(如圖5所示)中，通過溫控系統(tǒng)將溫度線性升高到125℃和將壓力一次加壓到20MPa下使預(yù)成型件頭盔定型40分鐘，之后使溫度降低到16℃和壓力降低到18MPa的壓力下冷壓成型20分鐘后取出，由此得到頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側(cè)耳朵處圓弧過渡和頭盔前后下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。由此制得的頭盔裸重約845g，面密度約為6.5Kg/m2，并且1.1g模擬破片V50測試值為650m/s。下表列出了本發(fā)明的頭盔與現(xiàn)有技術(shù)頭盔的性能比較。可以看到，本發(fā)明的頭盔在顯著減輕重量的同時，仍然實現(xiàn)了更高的防彈效果。型號裸盔重量面密度V50值新型中號頭盔750g6.0Kg/m2650m/s新型大號頭盔780g6.0Kg/m2650m/s傳統(tǒng)中號頭盔1150g9.2Kg/m2630m/s傳統(tǒng)大號頭盔1200g9.2Kg/m2630m/s當(dāng)前第1頁1 2 3