一种连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置与方法

1.本发明涉及一种连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置与方法，属于纺织材料与技术领域。


背景技术：

[0002]“拉胀材料”亦被称为“负泊松比材料”，不同于传统的正泊松比材料，该材料在纵向拉伸时，横向发生膨胀；纵向压缩时，横向发生挤缩效应。在压力点之下，传统材料会塌陷和变薄,而“拉胀材料”则会更快地压缩和硬化。所以这种材料在拉伸时实际上变得更厚,而不是更薄。拉胀型材料其中一种提高了的结构性能就是提升了压陷阻力。当材料受到撞击的时候，对于非拉胀型材料，“流动”以及受撞击区域下材料密度增加，结果造成了材料硬度的下降。但是对于拉胀型材料，撞击造成了周围区域材料的膨胀，这一行为导致了撞击下部的材料密度增加。结果，材料的硬度(压陷阻力，h)增加以抵抗撞击"。近年来，研究人员注意到，柚子即使从高处坠落也不会摔裂，果肉也几乎不会受到损伤，这也是因为呈蜂窝状的柚子皮具有很好的抗冲击性，而且本身自重很轻,相当于自带减震效果，柚子皮的结构在材料学中被称为“拉胀材料”。
[0003]
宝马集团的研究人员根据柚子的“拉胀材料”的原理结构，改进了目前纤维复合材料中的分层结构和纤维走向，生产出具有卓越保护效果的新材料，开创性地将防撞、防冲击和减震性能等功能结合起来。目前研究结果已经超出预期，新材料比目前常用的材料更轻、更坚固、更稳定，性能提升高达20％。这种创新材料能够以经济的方式进行生产和加工，具备很好的工业生产应用前景。
[0004]
伴随着科学技术的不断发展，新材料相继问世，防弹、航空航海等领域所需的复合材料，所采用的材料也已经由最初的金属材料、锦纶复合材料、玻璃纤维复合材料等转向了超高分子量聚乙烯纤维复合材料、高强高模碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等，复合材料制备的防护装备相比较最初的金属材料，不但有效降低了防护装备的质量，而且显著提高了其防护性。高性能纤维主要以一维纤维、二维织物、三维织物、无纬布四种类型方式应用于特殊领域材料。
[0005]
将负泊松比效应应用到防弹、防刺，抗震、减噪，航海航等领域领域是未来的一大发展趋势。该发明所制备的折叠式拉胀纺织复合材料不仅具有优异的力学性能，减噪功能，而且还具有轻质、透气的优点，用在航天航空领域可以节省能源消耗，用在体育商品中还可以让运动员活动自如。用该发明复合材料制成的头盔重量比市场上的传统产品要轻便许多，却可以提供相同等级的保护。
[0006]
目前中国市场上泡沫大多是聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等石油基泡沫，该种泡沫广泛应用于电子、精密设备等工业制品以及生活用品的包装。然而这些石油基泡沫包装材料的降解困难，部分用途已被国外限制使用。此外，这些泡沫包装材料的制备原料来源于石油，而石油是不可再生能源。随着人们开发利用日益减少，寻找新的材料替代石油基泡沫包装材料迫在眉睫。
[0007]
生物质泡沫包装材料具有来源丰富、可再生和可降解等优点。因此，在包装领域采用生物质材料替代石油基材料成为了各国研究的热点。本发明所使用泡沫不需要其具备优异的机械性能，而且在使用一定次数后就得抛弃，所以选用可降解的生物泡沫。


技术实现要素：

[0008]
本发明所要解决的技术问题是：提供一种非对称连续折叠式减振拉胀纺织复合材料。
[0009]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置，其包括铰链板及其两侧带有刻度的泡沫板；所述铰链板由多块铰链板片活动连接而成，铰链板片的边缘设有多个间隔布置且同轴排列的套，一侧两端的套通过钉二与泡沫板连接，相邻两片铰链板片的套相互交错为同轴布置并通过钉一连接。
[0010]
优选地，所述的泡沫板为淀粉基泡沫、木质素基泡沫、蛋白质基泡沫或纤维素基泡沫。
[0011]
本发明还提供了一种连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工方法，按照所求产品尺寸选择相应的铰链板片并组合成相应的铰链板，根据产品的折叠角度将铰链板打开相同角度，将双面胶粘在铰链板的外表面，然后铺上布，以手糊成型方法将树脂刷在布上，固定后取下；按照同样方式对布的另一面同样刷上树脂进行复合处理。该发明的折叠式拉胀纺织复合材料具备优异的抗缓冲性能、能量吸收性能、抗压缩性能等，可以用在防弹、防爆、防刺头盔、手套及服装，装甲车辆，能量吸收缓冲器，减震器，潜艇动力设备舱舱段，深海抗压，实船主机减振，汽车吸音盒，以及运动跑鞋鞋底、足球运动员护板、赛车手头盔、滑雪和自行车头盔等体育商品中。
[0012]
优选地，所述的连续折叠式减振拉胀纺织复合材料由多个折叠式单元依次连接构成，所述折叠式单元为对称式结构或非对称式结构，其截面结构为内凹六角式折叠结构、双箭头式折叠结构、星型折叠结构或前述几种折叠结构的组合。
[0013]
优选地，所述的连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的圆弧处或折弯处为软体纺织材料，平面部分为硬体纺织材料。
[0014]
更优选地，所述的硬体纺织材料包括基质及增强体，所述基质的材料为环氧树脂复合材料、不饱和聚酯树脂复合材料、酚醛树脂复合材料、乙烯酯复合材料、聚乙烯酯复合材料、聚酰亚胺复合材料、双马来酰亚胺复合材料、聚苯并咪唑复合材料、聚醚醚酮复合材料、聚碳酸酯复合材料、聚砜复合材料、聚苯硫醚复合材料和聚醚醚酮复合材料中的至少一种；所述增强体的材料为无纺布复合材料、针织物复合材料、机织物复合材料或编织物复合材料；硬体纺织材料的纤维种类为芳纶纤维复合材料、超高分子量聚乙烯纤维复合材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料、聚苯硫醚纤维复合材料、pbo纤维复合材料、m5纤维复合材料、棉、毛、丝、麻、再生纤维复合材料、差别化纤维复合材料或功能化纤维复合材料；硬体纺织材料的复合层数为单层或多层。
[0015]
更优选地，所述的软体纺织材料为聚氨酯、硅橡胶、丙烯酸酯、氯丁橡胶、聚酰胺、聚烯烃类或苯乙烯类热塑性弹性体。
[0016]
优选地，采用连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置，其包括铰链板及其两侧带有刻度的泡沫板；所述铰链板由多块铰链板片活动连接而成，铰链板片的边缘设有
多个间隔布置且同轴排列的套，一侧两端的套通过钉二与泡沫板连接，相邻两片铰链板片的套相互交错为同轴布置并通过钉一连接，所述加工方法包括以下步骤：
[0017]
步骤1)：按照所要生产产品的尺寸挑选铰链板片，然后以泡沫板上的量角器和直尺刻度为参考依据，根据产品的折叠角度将铰链板打开相应角度，将并铰链板最外侧的两端通过钉二与泡沫板连接；
[0018]
步骤2)：利用双面胶和纸屑将组合好的整个铰链板刷平；
[0019]
步骤3)：将布放在处理好的铰链板上，在双面胶的固定作用下，将布扯平整；然后以手糊成型方式将硬树脂刷在成杆结构的布上，此时，为防止树脂扩散到圆弧部分/折弯部分，利用透明胶带将圆弧部分/折弯部分粘住；杆部分结构固定后，对圆弧部分/折弯部分进行复合；整个过程完成后，按照同样方式对布的另一面进行相同的复合处理。
[0020]
本发明的制备方法简单，生产技术容易掌握：仅需要按照所求产品尺寸组合相应的铰链板片，并根据产品的折叠角度将铰链板打开一定角度，并固定在板上将双面胶粘在铰链板的外表面，铰链粘平，铺上布，以手糊成型方法将树脂刷在布上，固定后取下(按照同样方式对另一面进行复合处理)。
[0021]
所述的折叠式拉胀纺织复合材料可以用在防弹、防爆、防刺头盔、手套及服装，装甲车辆，能量吸收缓冲器，减震器，潜艇动力设备舱舱段，深海抗压，实船主机减振，汽车吸音盒，以及运动跑鞋鞋底、足球运动员护板、赛车手头盔、滑雪和自行车头盔等体育商品中。
[0022]
所述的折叠式纺织复合材料具备优异的抗缓冲性能、能量吸收性能、抗压缩性能等。可以用在防弹、防爆、防刺头盔、手套及服装，装甲车辆，能量吸收缓冲器，减震器，潜艇动力设备舱舱段，深海抗压，实船主机减振，汽车吸音盒，以及运动跑鞋鞋底、足球运动员护板、赛车手头盔、滑雪和自行车头盔等体育商品中。
附图说明
[0023]
图1为本发明提供的连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置；
[0024]
图2为铰链板的示意图；
[0025]
图3为实施例1制备成的非对称连续折叠式减振拉胀纺织复合材料。
具体实施方式
[0026]
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0027]
各实施例所采用的连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工装置，其包括铰链板1及其两侧带有刻度的泡沫板2；所述铰链板1由多块铰链板片活动连接而成，铰链板片的边缘设有多个间隔布置且同轴排列的套12，一侧两端的套12通过钉二13与泡沫板2连接，相邻两片铰链板片的套12相互交错为同轴布置并通过钉一11连接。
[0028]
各实施例所采用的连续折叠式减振拉胀纺织复合材料的加工方法包括以下步骤：
[0029]
步骤1：按照所要生产产品的尺寸挑选铰链板片，然后以泡沫板2上的量角器和直尺刻度为参考依据，根据产品的折叠角度将铰链板1打开相应角度，将并铰链板1最外侧的两端通过钉二13与泡沫板2连接；
[0030]
步骤2：利用双面胶和纸屑将组合好的整个铰链板1刷平；
[0031]
步骤3：将布放在处理好的铰链板1上，在双面胶的固定作用下，将布扯平整；然后
以手糊成型方式将硬树脂刷在成杆结构的布上，此时，为防止树脂扩散到圆弧部分/折弯部分，利用透明胶带将圆弧部分/折弯部分粘住；杆部分结构固定后，对圆弧部分/折弯部分进行复合；整个过程完成后，按照同样方式对布的另一面进行相同的复合处理。
[0032]
实施例1
‑5[0033]
实施例1
‑
5分别制备了内凹六角型锦纶/硬质聚氨酯复合材料、双箭头型uhmwpe/硅橡胶复合材料、星型芳纶/环氧树脂复合材料、双箭头
‑
星型芳纶/环氧树脂复合材料、内凹六角型
‑
星型玻纤复合材料。
[0034]
对5个实施例所涉及的构成部件进行对应的参数设置，包括(1)铰链模型各种参数设置(长度、宽度、高度)；(2)增强体种类、层数、厚度；(3)两种基质材料种类及配套固化剂种类和比例；(4)复合与固化工艺参数，如温度和时间。实施例1
‑
5的设置参数见表1所示。
[0035]
表1
[0036]
[0037]