技术领域：
本发明涉及防弹
技术领域：
，具体涉及一种防弹头盔及其制备方法。
背景技术：
：当前，传统防弹头盔往往采用如下生产工艺制备：1、首先将聚乙烯(PE)或芳纶无纬布按照设定形状裁剪，其中大多采用花瓣形和风叶轮形(见图1)；2、然后将裁片层叠，在每层裁片之间错开一定的角度放置；3、将最后铺设成的防弹头盔坯料(见图2)采用模具热压成型。但是，这种传统的纤维无纬布剪裁与铺设在一定程度上破坏了单向片材的整体性、连续性和正交结构，从而影响冲击波扩散速度，降低了防弹头盔的防弹性能。另一方面，传统的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维无纬布一般是将UHMWPE纤维按照单向排列嵌入到热塑性树脂基体中而制成的，即：将多根UHMWPE纤维经过均匀、平行、挺直等整经工艺沿一个方向排列整齐，用热塑性树脂粘结各纤维制得单向布，将多层单向布按0度或90度依次交叉铺放至少二层，用热塑性树脂粘结各层单向布热压制得无纬布。这种UHMWPE纤维制备单向布、单向布制备无纬布和无纬布压制成防弹头盔过程中都使用了热塑性树脂，而防弹头盔中大量热塑性树脂的存在会导致当子弹射入UHMWPE防弹头盔时，中弹部位的损伤会迅速扩展，UHMWPE无纬布层之间会出现大面积分层和明显开裂，子弹冲击造成的头盔内鼓包高度较大。由UHMWPE纤维制备单向布的过程中，把胶和UHMWPE纤维粘合的工艺复杂，降低了单向布的生产效率。而且每根UHMWPE为丝状结构，每根UHMWPE纤维均为独立个体，故各纤维的整经工艺复杂，生产成本高，且在整经、涂胶等工艺过程中易造成断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，这些缺陷都将阻碍无纬布对外力进行有效的能量传递，进而降低无纬布的强度、防弹等性能。因此，研究在不破坏无纬布整体性、连续性和正交性的前提下制备的头盔将十分有意义，预期能够大幅度提高头盔的防弹性能。另一方面，在保持相当防弹性能的前提下使防弹头盔轻质化，也是防弹头盔领域追求的一个目标。技术实现要素：本发明一方面提供了一种防弹头盔，该头盔的盔壳可以由多层无纬布的圆形片材压制成型，并且盔壳内部可以包括由所述无纬布圆形片材一体成型的加强筋，其中所述无纬布的材质可以选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合。在一个实施方案中，所述加强筋可以以凸起条的形态分布在盔壳内表面，并且以头盔顶部为圆心，呈射线延伸到头盔边缘(简称“射线加强筋”)。在一个任选的实施方案中，所述加强筋还可以包括至少一个圆环形加强筋，以将头盔的射线加强筋连成整体。可选地，在盔壳包括圆环形加强筋的情况下，所述加强筋还可以包括从圆环形加强筋呈射线延伸到头盔边缘的辅助加强筋。在另一实施方案中，所述加强筋的宽度可以为1mm-20mm，高度可以为1mm-10mm。在一个实施方案中，如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯薄膜，无纬布的面密度可以为60-120g/m2；如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯纤维，无纬布的面密度可以为120-160g/m2；如果无纬布的材质是芳纶纤维，无纬布的面密度可以为160-200g/m2。在又一实施方案中，如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯纤维，所述盔壳可以由60-70层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为6.0-9.0Kg/m2；如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔壳可以由50-90层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为4.0-8.0Kg/m2；如果无纬布材质是芳纶纤维，所述盔壳可以由50-60层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为7.0-10.0Kg/m2。在又一实施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的断裂强度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，断裂伸长率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于4.0％；芳纶纤维的断裂强度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。在一个实施方案中，所述无纬布的材质可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述无纬布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到；优选地，可以将这些超高分子量聚乙烯薄膜以非零角度层叠铺放。在一优选的实施方案中，所述无纬布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如双横双纵地层叠铺放并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。在另一实施方案中，所述防弹头盔还可以包括聚碳酸酯加强内衬板。在一任选的实施方案中，聚碳酸酯加强内衬板可以通过在其制备过程中留有的与头盔内部加强筋尺寸相对应的凹槽而直接嵌入头盔中。本发明还提供了一种防弹头盔的制备方法，其可以包括如下步骤：(1)裁片：将无纬布裁成圆形片材并叠层，其中所述无纬布的材质可以选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合；(2)头盔坯料制备：将步骤(1)得到的无纬布圆形片材叠层在模具中冷压，得到头盔坯料；(3)预成型件制备：将头盔坯料放置于预成型模具中，逐步使头盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；(4)成型件制备：将步骤(3)得到的预成型件放入成型模具中，使预成型件头盔定型，冷却后取出，制得头盔半成品；以及(5)将头盔半成品经修边、喷漆、悬挂等工艺，制得成品头盔；其中步骤(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内表面都光滑，并且除了步骤(3)所用的模具尺寸是步骤(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，这二个步骤所用的模具相同；步骤(4)中所用的公模具外表面分布有开槽，母模具的内表面光滑。在一个实施方案中，如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯薄膜，无纬布的面密度可以为60-120g/m2；如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯纤维，无纬布的面密度可以为120-160g/m2；如果无纬布的材质是芳纶纤维，无纬布的面密度可以为160-200g/m2。在又一实施方案中，如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯纤维，所述盔壳可以由60-70层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为6.0-9.0Kg/m2；如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔壳可以由50-90层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为4.0-8.0Kg/m2；如果无纬布材质是芳纶纤维，所述盔壳可以由50-60层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为7.0-10.0Kg/m2。在又一实施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的断裂强度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，断裂伸长率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于4.0％；芳纶纤维的断裂强度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。在一个实施方案中，所述无纬布的材质可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述无纬布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。在一优选的实施方案中，所述无纬布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如双横双纵地层叠铺放并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。附图说明图1是现有技术的防弹头盔制备方法中无纬布裁片的风叶轮形状的示意图，从左到右依次是0o、15o、30o、45o的风叶轮结构。图2是现有技术的防弹头盔制备方法中头盔坯料示意图。图3是根据本发明一个实施方案的UHMWPE无纬布圆形片材的示意图。图4是根据本发明实施例的头盔坯料制备和预成型件制备工艺步骤所用的公模具和母模具的示意图(左：公模具左视图；右：母模具主视图)。图5是根据本发明实施例的成型件制备工艺步骤所用的公模具和母模具的示意图(左：公模具；右：母模具)。具体实施方式本发明中防弹头盔的盔壳可以由多层无纬布圆形片材压制成型，并且盔壳内部可以包括由所述无纬布圆形片材一体成型的加强筋，其中所述无纬布的材质可以选自UHMWPE纤维、UHMWPE薄膜或芳纶纤维等。如本文所用，“圆形片材”或“圆片”指呈圆形的片材，其整体表面不包括任何破坏其圆面完整性的痕迹，如剪裁出的豁口等。这种将无纬布直接裁剪成圆片，不仅简化了传统防弹头盔制备中需要将无纬布裁剪成花瓣形或风叶轮形的繁琐操作，更关键的是有效保证了无纬布材质的整体性和连续性。而后一点对于防弹头盔非常重要，因为当子弹以非常高的冲量射入防弹头盔时，头盔内的不连续点都会导致中弹部位的损伤不能迅速扩展到四周，从而有可能穿透头盔而带来生命危险。现有技术为了尽量减少风叶轮形或花瓣形无纬布的这些不连续点，往往需要将每层裁片之间错开一定角度进行叠层，但这种叠层方式不仅非常繁琐，而且只是一定程度上减小了不连续点的不利影响。本发明通过对无纬布圆片叠层直接压制成型，根本性地解决了这一困扰防弹技术人员多年的难题。在一个优选的实施方案中，本发明中无纬布的材质可以是UHMWPE薄膜，并且所述无纬布可以由2片以上UHMWPE薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到；优选地，可以将这些聚乙烯薄膜以非角度层叠铺放。如
背景技术：
部分所述，这种直接使用UHMWPE薄膜得到的无纬布而不是使用由UHMWPE纤维与热塑性树脂制得的单向布得到的无纬布更有效地保证了UHMWPE材质的整体性和连续性，并且避免了因存在热塑性树脂而影响成品防弹头盔的防弹性能的问题。但是，本发明的防弹头盔当然可以选择UHMWPE纤维、芳纶纤维、甚至是UHMWPE纤维、UHMWPE薄膜和芳纶纤维中一项或多项的任意组合的无纬布来制备，因为本发明将无纬布裁成圆片并且无纬布圆片一体形成头盔内的加强筋的方案，已经有效保证了无纬布材质的整体性、连续性和正交性，从而确保了头盔的防弹性能。在一个实施方案中，UHMWPE薄膜的断裂强度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。在一个实施方案中，UHMWPE纤维的断裂强度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于4.0％。在一个实施方案中，芳纶纤维的断裂强度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。本发明所用UHMWPE薄膜的面密度可以为60-120g/m2，UHMWPE纤维的面密度可以为120-160g/m2，芳纶纤维的面密度可以为160-200g/m2。这类高强度高模量的轻质材料使得由此制备的防弹头盔在保持防弹能力的前提下，重量大大减轻。本发明人研究发现：根据应力波传播机理，应力波在弯度小的纤维中相对于在弯度大的纤维中传播快，而应力波传递越快，单位时间内传递能量越多，吸能效果越好，因此正交结构的单向布防弹性能较好。在本发明的一个优选实施方案中，UHMWPE薄膜无纬布可以由4片UHMWPE薄膜按十字交叉，例如双横双纵地层叠铺放并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。这种单向布的正交结构能够最大程度地保证防弹效果。本发明所用的这种4层复合膜的面密度可以为60-120g/m2。至于胶接、热压或绑定纱等连接方式，这是本领域的常规连接方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本发明的防弹头盔盔壳可以由多层无纬布的圆形片材压制成型。即用裁刀将无纬布直接裁成圆形片材，例如，如图3所示直径550mm的圆片，再将圆片直接进行叠层，压制成型。将无纬布直接裁成圆形片材并直接叠层，不仅避免了现有技术中裁成风叶轮形或花瓣形等复杂形状以及需要将每层裁片错开一定角度放置的繁琐操作，更重要的是没有破坏无纬布的整体性、连续性以及正交结构，从而不会影响冲击波的扩散速度，有效保证了头盔的防弹性能。在本发明的一个实施方案中，无纬布的材质可以是UHMWPE薄膜，此材质的防弹头盔的面密度可以为4.0-8.0Kg/m2，优选6.0Kg/m2。参考该面密度并考虑最终的防弹性能(例如1.1g模拟破片V50值)，可以将50-90层UHMWPE薄膜无纬布圆形片材压制成型。具体而言，根据GA293-2012标准，头盔的表面积是一定的：中号裸盔的表面积为0.125m2，此时头盔重量大概750g；大号裸盔的表面积为0.13m2，此时头盔重量大概780g。根据国标，既然头盔的表面积一定，因此头盔的面密度当然是越小越好，这样头盔的重量能比较轻。但是，为了保证防弹性能和头盔应具有一定刚性，头盔也必须具有一定重量。本发明在使用UHMWPE薄膜无纬布制备头盔中，通过将面密度控制在4.0-8.0Kg/m2之间，在保证防弹性能的前提下，成功使得头盔尽量轻质化。例如，大号头盔的重量才约780g，中号头盔的重量才约750g，而1.1g模拟破片V50值均可达到650m/s。根据本发明的另一实施方案，无纬布的材质可以是UHMWPE纤维，此材质的防弹头盔的面密度可以为6.0-9.0Kg/m2，优选8.0Kg/m2，同样参考该面密度并考虑最终的防弹性能，可以将60-70层UHMWPE纤维无纬布圆形片材压制成型。在另一实施方案中，无纬布的材质可以是芳纶纤维，此材质的防弹头盔的面密度可以为7.0-10.0Kg/m2，优选8.5Kg/m2，同样参考该面密度并考虑最终的防弹性能，可以将50-60层芳纶纤维无纬布圆形片材压制成型。但是，当无纬布不裁切成风叶轮或者花瓣形时，由于球面积最小，因此不可避免地会产生更多褶皱。为此，本发明通过开发设计头盔制备新工艺，使这些褶皱在头盔内部自然形成加强筋(即这些加强筋是由无纬布圆形片材一体成型的)；这不仅有效解决了褶皱问题，而且所述加强筋能够起到龙骨的作用，对于提高头盔刚性非常有利。根据本发明的一个实施方案，加强筋可以以凸起条的形态分布在盔壳内表面，并且以头盔顶部为圆心，呈射线延伸到头盔边缘(简称“射线加强筋”)。加强筋是头盔模制过程中挤压成的棱；当将头盔倒置(即头盔内部朝上)，从帽檐平面看，这些凸起条呈现山丘似的梯形，紧挨头盔的地方稍稍宽些，往上就稍窄些，像一个“凸”字。任选地，加强筋还可以包括至少一个圆环形加强筋，以将头盔的射线加强筋连成整体。在盔壳包括圆环形加强筋的情况下，所述加强筋还可以包括从圆环形加强筋呈射线延伸到头盔边缘的辅助加强筋。加强筋的宽度可以为1mm-20mm，高度可以为1mm-10mm。根据本发明的一个实施方案，头盔盔壳可以包括4-16根射线加强筋、1-5根圆环形加强筋和4-16根辅助加强筋，这可以根据加强筋的宽度以及头盔强度来具体调整。在一个优选的实施方案中，盔壳可以包括8根射线加强筋、1根圆环形加强筋和8根辅助加强筋。为了使无纬布圆形片材产生的褶皱一体形成加强筋，本发明可以通过处理无纬布圆形片材叠层的3个特定工艺步骤来实现：I.头盔坯料制备：将无纬布圆形片材叠层在模具中冷压，得到头盔坯料；II.预成型件制备：将头盔坯料放置于预成型模具中，逐步使头盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；III.成型件制备：将预成型件放入成型模具中，使预成型件头盔定型，冷却后取出，制得头盔半成品；其中步骤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内表面均光滑，并且除了步骤II所用的模具尺寸是步骤I所用的模具尺寸的70％-90％之外，这二个步骤所用的模具相同；步骤III中所用的公模具外表面分布有开槽，母模具的内表面光滑。具体而言，步骤II所用的预成型公模具比步骤I所用的坯料公模具的尺寸可以小60-80mm，预成型母模具尺寸比坯料母模具尺寸可以小30-50mm，预成型公模具的高度比坯料公模具高度可以少50-65mm。根据本发明的一个实施方案，在步骤I中，将无纬布圆形片材叠层于常温和1-10MPa的压力下在呈花瓣形的母模具(可参考图4，其中示出了本申请实施例中所用的公模具和母模具)中冷压5-60秒，得到头盔坯料。图4中所示的母模具有6个花瓣开口，但这只是示例性的，本领域技术人员可以根据具体需要调整花瓣开口数。根据本发明的一个实施方案，在步骤II中，将头盔坯料放置于预成型模具(形状同样可参考图4)中，在60-120℃的温度和1MPa-15MPa的压力下逐步使头盔坯料成型1-30分钟，并逐步修剪坯料外沿多余的材料。其中“逐步”表示该步骤的温度和压力一般是逐步增加的，例如温度可以以线性方式升温，而压力可以采用阶梯式加压(比如从常压加压到1MPa，可以采用0.1-0.2-0.3……0.9-1.0MPa的逐步加压方式)。当然，压力也可以直接一步加压到位。根据本发明的一个实施方案，在步骤III中，将步骤II得到的预成型件放入成型模具(可参考图5，其中示出了本申请实施例中所用的公模具和母模具)中，在110-150℃的温度和10MPa-30MPa的压力下使预成型件头盔定型5-60分钟，并在10-40℃的温度和10MPa-30MPa的压力下冷压成型1-30分钟后取出，制得头盔顶部到下边缘圆弧过渡、头盔两侧耳朵处圆弧过渡和头盔前后下边缘有一定高度梯度的头盔半成品。任选地，上述步骤I、II和III的温度变化过程可以都以线性方式进行，而压力变化过程可以一次进行或以阶梯状进行。总之，通过上述步骤I、II和III，尤其是步骤I和II中采用花瓣形母模具制备头盔坯料和预成型件，步骤III中采用外表面带有开槽的公模具和内表面光滑的母模具，并且步骤II中尽量逐步升温和加压，这些措施集中保证了圆形片材容易起的褶皱转而成为一体形成在头盔内部的加强筋。具体而言，步骤I和II使用的花瓣形母模具能够使得圆片所起的部分褶皱尽量被挤压到花瓣边缘，从而被方便地剪切除掉。步骤I、II和III的三步压制工艺，能有效避免UHMWPE热塑性树脂受热后因流动而发生形变或位移。事实上，现有技术一般采取先热压后冷压的一步压制工艺，但由于头盔的母模具大体是球形，压制过程中头盔顶部受力显然大于头盔周边，因此一步压制成型的头盔周边往往致密程度不够，防弹效果降低。本发明的三步压制工艺则有效地解决了现有技术的这一弊端。对于步骤III中所用的公模具，根据本发明的一个实施方案，其外表面分布有以顶部为圆心，呈射线延伸到边缘的长方形开槽(“射线开槽”)。任选地，公模具外表面还可以分布有至少一个圆环形开槽，以将射线开槽连成整体。在公模具包括圆环形开槽的情况下，其外表面还可以分布有从圆环形开槽呈射线延伸到边缘的辅助长方形开槽。开槽的宽度可以为1mm-20mm，深度可以为1mm-10mm。根据本发明的一个实施方案，公模具外表面可以分布有4-16个射线开槽、1-5个圆环形开槽和4-16个辅助开槽，这可以根据开槽的宽度以及所需的头盔强度来具体调整。在一个优选的实施方案中，公模具外表面可以分布有8个射线开槽、1个圆环形开槽和8个辅助开槽。根据本发明，在一个实施方案中，防弹头盔还可以包括聚碳酸酯加强内衬板。在一个优选的实施方案中，聚碳酸酯加强内衬板可以通过在其制备过程中留有的与头盔内部加强筋尺寸相对应的凹槽而直接嵌入头盔中。本发明还提供了一种防弹头盔的制备方法，其可以包括如下步骤：(1)裁片：将无纬布裁成圆形片材并叠层，其中所述无纬布的材质可以选自UHMWPE纤维、UHMWPE薄膜、芳纶纤维或其组合等；(2)头盔坯料制备：将步骤(1)得到的无纬布圆形片材叠层在模具中冷压，得到头盔坯料；(3)预成型件制备：将头盔坯料放置于预成型模具中，逐步使头盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；(4)成型件制备：将步骤(3)得到的预成型件放入成型模具中，使预成型件头盔定型，冷却后取出，制得头盔半成品；以及(5)将头盔半成品经修边、喷漆、悬挂等工艺，制得成品头盔；其中步骤(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内表面均光滑，并且除了步骤(3)所用的模具尺寸是步骤(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，这二个步骤所用的模具相同；步骤(4)中所用的公模具外表面分布有开槽，母模具的内表面光滑。可以看到，步骤(2)、(3)和(4)实际分别对应于前述步骤I、II和III，因此以上针对步骤I、II和III的描述分别适用于步骤(2)、(3)和(4)。为更好地理解本发明，下面通过实施例并结合相应附图对本发明作进一步说明，但这些实施例绝不构成对本发明的限制。实施例一按照如下步骤，使用UHMWPE薄膜制备中号的防弹头盔：(1)裁片：首先将4片UHMWPE薄膜以纵横交错(即0°/90°角)的方式交叠，并对至少一个单层的下表面涂覆聚氨酯乳液胶合剂，由此制成无纬布。该UHMWPE薄膜的断裂强度约为30g/D，拉伸模量约为1700g/D，断裂伸长率约为2.2％，所得无纬布的面密度约为100g/m2。将上述UHMWPE无纬布裁成直径为550mm的圆片，并将60个这样的圆片直接叠层。(2)头盔坯料制备：将步骤(1)得到的UHMWPE无纬布圆片叠层在室温20℃置于如图4所示的花瓣形母模具中，将压力一次升高到约4MPa，并在此压力下用公模具对圆片叠层进行15秒的冷压，得到头盔坯料。(3)预成型件制备：将头盔坯料置于预成型模具(形状如图4所示，尺寸为坯料模具的80％)中，通过温控系统将温度线性升高到80℃和压力一次增加到11MPa下逐步使头盔坯料成型8分钟，并在此过程中逐步修剪坯料外沿多余的材料，制得预成型件。(4)成型件制备：将步骤(3)得到的预成型件放入成型模具(如图5所示)中，通过温控系统将温度线性升高到130℃和将压力一次加压到23MPa下使预成型件头盔定型20分钟，之后使温度降低到20℃，并继续在23MPa的压力下冷压成型10分钟后取出，由此得到头盔顶部到下边缘圆弧过渡、头盔两侧耳朵处圆弧过渡和头盔前后下边缘有一定高度梯度的头盔半成品。(5)将头盔半成品经修边、喷漆、悬挂等工艺，制得成品头盔。由此制得的头盔裸重约750g，面密度约为6.0Kg/m2，并且1.1g模拟破片V50测试值为650m/s。实施例二按照如下步骤，使用UHMWPE薄膜制备大号的防弹头盔：(1)裁片：首先将4片UHMWPE薄膜以纵横交错(即0°/90°角)的方式交叠，并对至少一个单层的下表面涂覆KratonD1161胶合剂，由此制成无纬布。该UHMWPE薄膜的断裂强度约为27g/D，拉伸模量约为1600g/D，断裂伸长率约为2.3％，所得无纬布的面密度约为80g/m2。将上述UHMWPE无纬布裁成直径为550mm的圆片，并将87个这样的圆片直接叠层。(2)头盔坯料制备：将步骤(1)得到的UHMWPE无纬布圆片叠层在室温20℃置于如图4所示的花瓣形母模具中，将压力一次升高到约10MPa，并在此压力下用公模具对圆片叠层进行15秒的冷压，得到头盔坯料。(3)预成型件制备：将头盔坯料置于预成型模具(形状如图4所示，尺寸为坯料模具的80％)中，通过温控系统将温度线性升高到110℃，并在将压力以阶梯方式(即在2分钟内从常压加压到3MPa，从第3分钟到第6分钟从3MPa加压到6MPa，从第7分钟到第8分钟从6MPa加压到7MPa)增加到7MPa的过程中逐步使头盔坯料成型8分钟，并在此过程中逐步修剪坯料外沿多余的材料，制得预成型件。(4)成型件制备：将步骤(3)得到的预成型件放入成型模具(如图5所示)中，通过温控系统将温度线性升高到125℃和将压力一次加压到20MPa下使预成型件头盔定型40分钟，之后使温度降低到16℃和压力降低到18MPa的压力下冷压成型20分钟后取出，由此得到头盔顶部到下边缘圆弧过渡、头盔两侧耳朵处圆弧过渡和头盔前后下边缘有一定高度梯度的头盔半成品。由此制得的头盔裸重约845g，面密度约为6.5Kg/m2，并且1.1g模拟破片V50测试值为650m/s。下表列出了本发明的头盔与现有技术头盔的性能比较。可以看到，本发明的头盔在显著减轻重量的同时，仍然实现了更高的防弹效果。型号裸盔重量面密度V50值新型中号头盔750g6.0Kg/m2650m/s新型大号头盔780g6.0Kg/m2650m/s传统中号头盔1150g9.2Kg/m2630m/s传统大号头盔1200g9.2Kg/m2630m/s当前第1页1 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