新型防護(hù)安全帽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全帽，尤其涉及一種利用智能材料的抗沖擊吸能安全帽。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常見(jiàn)的個(gè)體防護(hù)頭盔例如摩托車(chē)頭盔等在受到高速?zèng)_擊時(shí)，頭盔容易破碎或者駕駛員容易受到?jīng)_擊波的作用，造成腦震蕩等惡劣后果；在建筑工地施工現(xiàn)場(chǎng)所使用的安全帽在應(yīng)對(duì)高空墜物時(shí)，外殼容易被擊穿，導(dǎo)致人體頭顱受到傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種新型防護(hù)安全帽，該安全帽能夠極大地吸收外界沖擊產(chǎn)生的能量，且質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:新型防護(hù)安全帽，其特征在于包括有帽殼1、包裝層2、剪切增稠液3、帽襯4以及連接件5 ;包裝層2內(nèi)為空腔，剪切增稠液3位于包裝層2的空腔內(nèi)；包裝層2位于帽殼I與帽襯4之間，帽襯4與帽殼I由連接件5連接。
[0005]所述帽殼I的材料為硬材料，硬材料的厚度為1-5毫米。所述硬材料為輕金屬或硬質(zhì)塑料。
[0006]所述的包裝層2的材料為柔性材料，柔性材料的厚度為2-3毫米。所述的柔性材料為橡膠或樹(shù)脂。
[0007]所述剪切增稠液由二氧化硅納米顆粒和聚乙二醇400組成，其中二氧化硅納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95%。
[0008]所述剪切增稠液制備步驟如下:1)按二氧化硅納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%_95%，聚乙二醇400的體積分?jǐn)?shù)為5%-55%，選取二氧化硅納米顆粒作為分散相顆粒，聚乙二醇400作為分散介質(zhì)；2)取分散介質(zhì)放入行星式球磨機(jī)的球磨罐中，將分散相顆粒分批添加到行星式球磨機(jī)中研磨，充分研磨，確保分散相顆粒均勻分布在懸浮體系中，得到混合樣品；3)研磨結(jié)束后，將混合樣品放入真空箱在-1OOkPa的條件下進(jìn)行抽真空處理，得到剪切增稠液體。
[0009]行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/秒(例如350轉(zhuǎn)/秒)。
[0010]所述帽襯4為布帶。
[0011]所述連接件5為環(huán)狀物。
[0012]本發(fā)明利用剪切增稠液這一智能材料在安全帽內(nèi)部增加一個(gè)緩沖層，用于吸收外界沖擊所產(chǎn)生的能量。剪切增稠液為納米顆粒懸浮液體，它在受到?jīng)_擊載荷時(shí)其表觀粘度發(fā)生大幅度增大而變粘稠，甚至由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)固態(tài)，在沖擊撤銷(xiāo)后又能迅速恢復(fù)，同時(shí)具有響應(yīng)速度快、可逆性好、吸能效率高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用該種材料作為安全帽內(nèi)部的緩沖層時(shí)，可以很大程度上吸收由于外界沖擊而產(chǎn)生的能量，從而達(dá)到保護(hù)人體的功能。該發(fā)明可以應(yīng)用于車(chē)輛駕駛員和工地工作人員等的安全防護(hù)。
[0013]本發(fā)明充分利用剪切增稠液體這一智能材料，制成一個(gè)帶有抗沖擊且高效吸能的緩沖層的安全帽。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、剪切增稠液在抗沖擊和吸能方面與其他同等質(zhì)量的柔軟材料相比，抗沖擊能力更強(qiáng)，能吸收的能量更多。
[0015]2、該安全帽制作簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、佩戴舒服，可以廣泛應(yīng)用到人體頭部防護(hù)上。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為剪切增稠液粘度隨剪切速率的變化曲線圖。
[0018]圖中:1_帽殼，2-包裝層，3-剪切增稠液，4-帽襯，5-連接件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在圖1中，新型防護(hù)安全帽，包括有帽殼1、包裝層2、剪切增稠液3、帽襯4以及連接件5 ;包裝層(或稱(chēng)包裝袋)2內(nèi)為空腔，剪切增稠液3位于包裝層2的空腔內(nèi)(剪切增稠液3密封在包裝層2內(nèi))；包裝層2位于帽殼I與帽襯4之間，帽襯4與帽殼I由連接件5連接(把包裝層放入帽殼和帽襯之間，再按照普通安全帽的組裝方式即可完成)。
[0020]所述帽殼I的材料為硬材料，硬材料的厚度為1-5毫米。所述硬材料為輕金屬或硬質(zhì)塑料，如:高強(qiáng)塑料聚醚醚酮(簡(jiǎn)稱(chēng)PEEK)，PEEK的厚度為1-5毫米，如2毫米。
[0021]所述的包裝層2的材料為柔性材料，柔性材料的厚度為2-3毫米。所述的柔性材料為橡膠(硅橡膠)或樹(shù)脂。
[0022]所述剪切增稠液由二氧化硅納米顆粒和聚乙二醇400 (PEG400)組成，其中二氧化娃納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95% ;其制備步驟如下:1)按二氧化娃納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95%，聚乙二醇400 (PEG400)的體積分?jǐn)?shù)為5%_55%，選取二氧化硅納米顆粒作為分散相顆粒，聚乙二醇400 (PEG400)作為分散介質(zhì)【分散介質(zhì)是聚乙二醇400 (PEG400)，分散相顆粒為二氧化硅納米顆?！?2)取分散介質(zhì)放入行星式球磨機(jī)的球磨罐中，將分散相顆粒分批添加到行星式球磨機(jī)中研磨(行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/秒，例如350轉(zhuǎn)/秒)，快速變形時(shí)，剪切增稠液的粘度明顯增大，因此具有較大的吸能效果)，直至達(dá)到所需的含量，充分研磨，確保分散相顆粒均勻分布在懸浮體系中，得到混合樣品；3)研磨結(jié)束后，將混合樣品放入真空箱在-1OOkPa的條件下進(jìn)行抽真空處理，以便排除混合樣品中氣泡，得到剪切增稠液體。
[0023]圖2為不同變形速率下剪切增稠液粘度變化曲線，從圖2中可以看出在快速變形時(shí)，剪切增稠液的粘度明顯增大，因此具有較大的吸能效果。二氧化硅納米顆粒(或稱(chēng)納米二氧化硅顆粒)可以直接購(gòu)買(mǎi)，也可以用化學(xué)方法制得。
[0024]剪切增稠液體是一種智能材料，是一種納米顆粒懸浮液，當(dāng)受到?jīng)_擊載荷作用時(shí)，剪切增稠液發(fā)生剪切增稠效應(yīng)，甚至變成類(lèi)固態(tài)，這一過(guò)程能夠吸收大量的能量。當(dāng)沖擊載荷撤銷(xiāo)后，剪切增稠液又恢復(fù)為流體狀態(tài)，具有可逆性。
[0025]所述帽襯4可以使用布帶。
[0026]所述連接件5可以使用環(huán)狀物固定在帽殼上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.新型防護(hù)安全帽，其特征在于包括有帽殼(1)、包裝層(2)、剪切增稠液(3)、帽襯(4)以及連接件(5);包裝層(2)內(nèi)為空腔，剪切增稠液(3)位于包裝層(2)的空腔內(nèi)；包裝層(2)位于帽殼(I)與帽襯(4)之間，帽襯(4)與帽殼(I)由連接件(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述帽殼的材料為硬材料，硬材料的厚度為1-5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述硬材料為輕金屬或硬質(zhì)塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述的包裝層的材料為柔性材料，柔性材料的厚度為2-3毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述的柔性材料為橡膠或樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述剪切增稠液由二氧化硅納米顆粒和聚乙二醇400組成，其中二氧化硅納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述剪切增稠液制備步驟如下:1)按二氧化硅納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95%，聚乙二醇400的體積分?jǐn)?shù)為5%-55%，選取二氧化硅納米顆粒作為分散相顆粒，聚乙二醇400作為分散介質(zhì)；2)取分散介質(zhì)放入行星式球磨機(jī)的球磨罐中，將分散相顆粒分批添加到行星式球磨機(jī)中研磨，充分研磨，確保分散相顆粒均勻分布在懸浮體系中，得到混合樣品；3)研磨結(jié)束后，將混合樣品放入真空箱在-1OOkPa的條件下進(jìn)行抽真空處理，得到剪切增稠液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-400 轉(zhuǎn) / 秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述帽襯為布帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防護(hù)安全帽，其特征在于:所述連接件為環(huán)狀物。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及安全帽。新型防護(hù)安全帽，其特征在于包括有帽殼、包裝層、剪切增稠液、帽襯以及連接件；包裝層內(nèi)為空腔，剪切增稠液位于包裝層的空腔內(nèi)；包裝層位于帽殼與帽襯之間，帽襯與帽殼由連接件連接。所述剪切增稠液由二氧化硅納米顆粒和聚乙二醇400組成，其中二氧化硅納米顆粒的體積分?jǐn)?shù)為45%-95%。該新型防護(hù)安全帽相比于普通安全帽能夠吸收更多的外界沖擊能量，從而可以更好地保護(hù)人體頭部。同時(shí)該安全帽具有質(zhì)量輕，制作方便等優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)明可以應(yīng)用于車(chē)輛駕駛員和工地工作人員等的安全防護(hù)。
【IPC分類(lèi)】A42B1-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104799470
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510231406
【發(fā)明人】譚柱華, 左樂(lè)
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日