CN107080316B - 一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种头盔，包括：内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；设置在外气凝胶层表面的纤维布层；设置在碳纤维布层表面的耐热层。本发明采用镁合金、气凝胶、纤维布等多种材料复合减震的方式制备消防头盔，镁合金具有较高的比强度、低弹性模量、抗冲击特性，作为主要抗冲击结构；而且，本发明采用蜂窝结构的镁合金骨架，在具有良好抗冲击性的基础上极大的减轻头盔骨架的重量。本发明在减轻头盔重量的基础上，使头盔具有良好的防护性能，与酚醛玻璃钢材质的消防头盔相比，能够更有效的保护人体，减少人体在火灾现场受到的伤害，而且头盔质量轻、佩戴方便。

Description

一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔

技术领域

本发明涉及头盔技术领域，尤其涉及一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔。

背景技术

在火灾扑救和抢险救援中，消防员的头部往往会受到来自火场的热、烟、毒、辐射、电击、外力冲击等的伤害。消防头盔可以对消防员的头部进行整体防护。火场环境对消防员头部伤害一般可分为热环境伤害、机械外力伤害以及电泄漏伤害，机械外力伤害包括物体打击、高处坠落等。

有研究表明，盔-头-颈***是非线性的，其响应也是非线性的，当作用力增大时，颈部受力，盔-头相对位移及头部加速度都非线性增大。头盔受到越坚硬的物块撞击，其冲击力作用时间就越短。撞击物刚度和硬度越小，冲击力作用时间就越长。同一大小冲击力作用于盔顶，作用时间越长，盔-头相对位移大，但颈部受力和头部加速度就小。悬挂刚度越大，缓冲能力就越差，传到颈部的力就越大，完全起不到缓冲作用，头部加速度也随着刚度变大而增大。盔-头相对位移则随着刚度变大而减小。头质量大的人，盔-头相对位移就大，颈部受力变小，即头质量大的人能承受更大的冲击力。颈部刚度大的人，传到颈部的力也大，而头部加速度变化很小，即颈部粗的人对抗脑震荡并不有利。

基于以上原则，消防头盔的抗冲击设计需注意以下几点：1.头盔帽壳要有足够的强度能直接阻挡冲击物，不使其刺穿帽壳，直接击打到头部。2.头盔外壳材料要尽量采用厚而轻的材料。3.要使悬挂装置在头顶与盔顶空间位置构成能量吸收***，减少冲击峰值。4.在盔形及其他配件结构相同的情况下，缓冲层的层数是影响头部冲击载荷吸收的最重要因素，层数越多，越能够有效吸收冲击所带来的能量。在缓冲层结构相同并合理的情况下，要尽量增加其层数。5.帽托组与头部接触处要有软垫并留有一定的空间，构成能量吸收***，并防止颅骨变形。

随着科学技术的发展，老式头盔的防护力和适应性已不能适应现代消防工作的要求。因此，许多国家研制了新式复合材料头盔。目前采用复合材料制备消防头盔方面，国内外均有相关报道：如中国专利，申请号为201420077866.8，发明名称为“一种抗震消防头盔”报道了抗震消防头盔，该头盔主体自外向内依次由阻燃层、硬质防护层、内层缓冲层、头盔内衬层组成。中国专利，申请号为201410114098.3，发明名称为“改进的消防头盔”报道了一种改进的消防头盔，包括盔壳、减震带、下颏带、护披、头围调节扣，其特征是盔壳内设有三级减震机构和双向调节机构，调节机构与减震机构互为连接并装置于盔壳内。中国专利，申请号为201120172779.7，发明名称为“一种新型消防头盔”报道了一种新型消防头盔，头盔外壳采用具备阻燃效果且防紫外线性能稳定的聚胺纤维制成，整体用荧光剂着色；面罩位于头盔外壳前沿下部，在后部与减震网连接，同时，在减震网的上部还设置有减震件来配合减震网进行头部保护；在头盔外壳下，还设置有一个防护披肩，防护披肩由阻燃抗辐射复合材料制造，可用按扣或尼龙搭扣将其固定于头盔内；同时，在头盔外壳内设置有头带，且头带上设置有滑动调节器和头带调节器。中国专利，申请号201220010689.2，发明名称为“头部防护结构”公开了一种头部防护结构，包括帽体，具有外表层，外表层内部设入有内衬层，于所述外表层与内衬层之间形成有容置空间。

现有的消防头盔设计大多采用酚醛树脂玻璃钢、聚胺纤维等材料加工成头盔盔体使用。这类头盔存在过重问题，长期佩戴会对人体颈椎造成压迫，但如果减少酚醛树脂的使用，会造成头盔强度的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种头盔，本发明提供的头盔为使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，在重量较轻的基础上具有良好的抗冲击性能。

本发明提供了一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，包括：

具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；

填充在蜂窝结构中的气凝胶层；

设置在气凝胶层表面的纤维布层；

设置在纤维布层表面的耐热层。

优选的，所述蜂窝结构设置在镁合金头盔骨架的内侧和/或外侧。

优选的，所述蜂窝结构由若干个正六边形孔格形成。

优选的，所述正六边形孔格的壁厚为S，0＜S≤4mm。

优选的，所述正六边形孔格的壁高为H，0＜H≤40mm。

优选的，所述头盔包括：

内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；

填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；

填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；

设置在外气凝胶层表面的纤维布层；

设置在纤维布层表面的耐热层。

优选的，所述气凝胶层，包括内气凝胶层和外气凝胶层的材质独立地选自硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶或金属氧化物气凝胶。

优选的，所述纤维布层由1～5层纤维布形成。

优选的，所述纤维布层包括碳纤维布、玻璃纤维布、凯夫拉纤维布、陶瓷纤维布和岩棉纤维布中的一种或几种。

优选的，所述耐热层的成分包括：

硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶。

优选的，所述硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶的质量比为A：B：C：D；

0＜A≤70，0＜B≤30，0＜C≤20，0＜D≤50。

优选的，所述耐热层的厚度为0.3～2mm。

与现有技术相比，本发明提供了一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，采用强度远高于酚醛玻璃钢的镁合金作为头盔骨架，镁合金具有较高的比强度、低弹性模量、抗冲击性能好的特性，但是如果单纯使用镁合金盔体作为抗冲击结构，存在着盔体壁厚过厚、盔体较重的问题，如果盔体壁厚较薄，则抗冲击性能不够；本发明采用具有蜂窝结构的镁合金骨架，在保证良好抗冲击性能的情况下使头盔骨架较轻，在减轻头盔重量的基础上，使得到的头盔具有良好的防护性能。本发明采用镁合金、纤维布、气凝胶等多种材料复合减震的方式制备新型头盔，这种头盔壳作为消防头盔使用，与酚醛玻璃钢材质的消防头盔相比，能够更有效的保护人体，减少人体在火灾现场受到的伤害，而且头盔质量轻、佩戴方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的头盔骨架的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气凝胶层的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的消防头盔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种头盔，包括：

具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；

填充在蜂窝结构中的气凝胶层；

设置在气凝胶层表面的纤维布层；

设置在纤维布层表面的耐热层。

在本发明中，所述蜂窝结构可以设置在镁合金头盔骨架的外侧，也可以设置在内侧，还可以在内外两侧同时设置。在本发明中，填充在镁合金头盔骨架外侧蜂窝结构中的气凝胶层记为外气凝胶层，填充在镁合金头盔骨架内侧蜂窝结构中的气凝胶层记为内气凝胶层。在本发明中，如果纤维布层既可以设置在内气凝胶层表面，也可以设置在外气凝胶层表面，还可以同时设置在内气凝胶层和外气凝胶层表面，设置在外气凝胶层表面的纤维布层记为外纤维布层，设置在内气凝胶层表面的纤维布层记为内纤维布层。在本发明中，所述耐热层既可以设置在外纤维布层表面，也可以设置在内纤维布层表面，优选设置在外纤维布层表面。

本发明提供的头盔可作为消防头盔，所述消防头盔优选包括：

内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；

填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；

填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；

设置在外气凝胶层表面的纤维布层；

设置在纤维布层表面的耐热层。

在本发明中，所述头盔骨架的材质为镁合金，本发明对所述镁合金的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知成分或牌号的镁合金即可，可由市场购买获得。在本发明中，所述头盔骨架的结构优选如图1所示，图1为本发明实施例提供的头盔骨架的结构示意图；所述头盔骨架包括头盔轮廓筋，设置在头盔轮廓筋内侧的蜂窝结构和设置在头盔轮廓筋外侧的蜂窝结构；或者所述头盔骨架包括头盔壳体，设置在头盔壳体内表面的蜂窝结构和设置在头盔壳体外表面的蜂窝结构；本发明优选采用头盔轮廓筋以进一步降低头盔骨架的重量。在本发明中，所述头盔轮廓筋的厚度或者头盔壳体的厚度(图1中M所示的距离)优选为1～6mm，更优选为2～5mm，最优选为3～4mm。

本发明对所述蜂窝结构没有特殊的限制，根据本领域技术人员熟知的具有蜂巢或蜂窝的结构特点进行设计即可。在本发明中，所述蜂窝结构优选由若干个正六边形孔格形成。在本发明中，所述正六边形孔格的壁厚优选为S，0＜S≤4mm；所述正六边形孔格的壁高优选为H，0＜H≤40mm。

在本发明中，头盔骨架内侧的蜂窝结构和外侧的蜂窝结构优选均由正六边形孔格形成；形成内侧蜂窝结构的正六边形孔格和形成外侧蜂窝结构的正六边形孔格的尺寸可以相同也可以不同。在本发明中，形成内侧蜂窝结构的正六边形孔格的壁厚(图1中S1所述的距离)优选为S1，0≤S1≤4mm(为0时即不设置内侧蜂窝结构)，更优选为1～3mm，最优选为2mm；形成内侧蜂窝结构的正六边形孔格的壁高(图1中H1所示的距离)优选为H1，0≤H1≤40mm(为0时即不设置内侧蜂窝结构)，更优选为5～35mm，更优选为10～30mm，最优选为15～25mm；形成内侧蜂窝结构的正六边形孔格的对角线的长度(图1中L1所示的距离)优选为5～50mm，更优选为10～45mm，更优选为15～40mm，最优选为20～30mm；L1的长度决定孔格的大小。

在本发明中，形成外侧蜂窝结构的正六边形孔格的壁厚(图1中S2所述的距离)优选为S2，0≤S2≤4mm(为0时即不设置外侧蜂窝结构)，更优选为1～3mm，最优选为2mm；形成外侧蜂窝结构的正六边形孔格的壁高(图1中H2所示的距离)优选为H2，0≤H2≤6mm(为0时即不设置外侧蜂窝结构)，更优选为2～4mm，最优选为3mm；形成外侧蜂窝结构的正六边形孔格的对角线的长度(图1中L2所示的距离)优选为5～50mm，更优选为10～45mm，更优选为15～40mm，最优选为20～30mm；L2的长度决定孔格的大小。

在本发明中，S1和S2不同时为0；H1和H2不同时为0。

本发明对所述头盔骨架的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的镁合金成型技术方案如采用整体压铸的方法直接制备得到即可。

在本发明中，填充在头盔骨架内侧蜂窝结构中的气凝胶记为内气凝胶层，填充在头盔骨架外侧蜂窝结构中的气凝胶记为外气凝胶层。在本发明中，气凝胶是一种固体物质形态，是世界上密度很小的固体之一。密度为3千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍。由于气凝胶中80％以上是空气，具有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰也会丝毫无损。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。

在本发明中，所述气凝层包括外气凝胶层和/或内气凝胶层的材质优选选自硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶或金属氧化物气凝胶，本发明对气凝胶的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得，也可采用本领域技术人员熟知的方法制备得到。在本发明中，所述内气凝胶层和外气凝胶层可以采用相同材质的气凝胶，也可以采用不同材质的气凝胶。在本发明中，蜂窝结构中的不同正六边形孔格中可以填充同种材质的气凝胶，也可以填充不同材质的气凝胶。

本发明对所述内气凝胶层和外气凝胶层的结构没有特殊的限制，本领域技术人员根据实际情况将气凝胶填充至蜂窝结构中即可。在本发明中，所述内气凝胶层和外气凝胶层的结构优选如图2所示，图2为本发明实施例中气凝胶层的结构示意图，所述气凝胶层为表面带有正六棱柱的气凝胶衬垫，正六棱柱的尺寸和形状(底面六边形形状、棱柱高度)和上述技术方案中蜂窝结构中正六边形孔格形状和尺寸(对角线距离和壁高)一致，优选能够过盈配合，使正六棱柱和正六边形孔格完好贴合。在本发明中，所述过盈配合时的过盈尺寸优选为0.05～0.5mm，更优选为0.1～0.4mm，最优选为0.2～0.3mm。在本发明中，将蜂窝结构内填充气凝胶后形成头盔盔体；所述气凝胶衬垫优选能够和头盔盔体表面贴合，即内气凝胶层的气凝胶衬垫能够和头盔盔体内表面贴合，外气凝胶层的气凝胶衬垫能够和头盔盔体的外表面贴合。在本发明中，所述气凝胶层中六棱柱的高度与正六边形孔格的壁高一致；与六棱柱连接的气凝胶衬垫的厚度优选为1～10mm，更优选为3～7mm，最优选为5mm。

本发明对所述气凝胶层的制备方法没有特殊的限制，可由市场购买获得所需形状的气凝胶层或将气凝胶剪裁成所需形状的气凝胶层，也可按照本领域技术人员熟知的气凝胶的制备方法采用模具制备得到所需形状的气凝胶层或制备得到气凝胶后剪裁成所需形状的气凝胶层。在本发明中，气凝胶层使用的气凝胶的制备方法优选为：

在盐酸作用下，将正硅酸四乙酯、去离子水和乙醇进行水解反应，得到水解产物；

在氨水的作用下，将氮氮二甲基酰胺和水解产物进行缩聚反应，形成醇凝胶；

在水浴环境下，采用正己烷交换醇凝胶孔隙中的乙醇，得到交换后凝胶；

在水浴环境下，采用三甲基氯硅烷的正己烷溶液对交换后凝胶进行疏水化改性，得到淡蓝色透明状凝胶后进行干燥。

在本发明中，采用正己烷交换醇凝胶孔隙中乙醇的时间优选为6～8小时。在本发明中，所述疏水化改性的时间优选为12～24小时。

在本发明中，所述纤维布层优选由1～5层的纤维布形成，更优选为2～4层，最优选为3层。在本发明中，所述纤维布优选选自碳纤维布、玻璃纤维布、凯夫拉纤维布、陶瓷纤维布和岩棉纤维布中的一种或几种。在本发明中，纤维布层可以为同种纤维布形成的，也可以为不同纤维布形成的。本发明对所述纤维布的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。

本发明对纤维布层的制备方法没有特殊的限制，在本发明中纤维布层的制备方法优选为：

将一层或多层纤维布涂覆胶水后贴合在头盔盔体(填充气凝胶后的头盔骨架即为头盔盔体)外表面，或者内外表面同时贴合纤维布；

在头盔形模具中涂刷脱模剂；

将头盔盔体放入模具后，上下模具合模加压加热，使纤维布粘结在盔体表面(与气凝胶层粘结)定型。

在本发明中，所述脱模剂优选为聚四氟乙烯。在本发明中，所述加压的压力优选为0.5～1.5MPa，更优选为1MPa。在本发明中，所述加热的温度优选为140～160℃，最优选为150℃。在本发明中，加压加热的时间优选为2～4小时。在本发明中，所述下模具的底部优选设有孔洞，使加压过程中多余的胶水从孔洞中流出。在本发明中，所述胶水优选为环氧树脂胶粘剂。

在本发明中，所述耐热层的成分优选包括：硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶。在本发明中，所述硅铝酸盐优选为硅铝酸盐无机高温胶，可由市场购买获得，如可采用双键耐高温无机胶DR5013，好粘牌HN958无机高温胶等。在本发明中，所述硅铝酸盐无机高温胶优选可耐1200℃高温。在本发明中，所述碳化硼优选为碳化硼陶瓷粉，可由市场购买获得。在本发明中，所述稀土发光粉可以市场购买获得。在本发明中，所述气凝胶优选为气凝胶颗粒，为二氧化硅气凝胶，可由市场购买获得，如金纳牌或双邻牌气凝胶。

在本发明中，所述硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶的质量比优选为A：B：C：D；0＜A≤70，0＜B≤30，0＜C≤20，0＜D≤50；更优选为(10～60)：(10～20)：(5～15)：(10～40)，最优选为(20～50)：(14～16)：(8～12)：(20～30)。在本发明中，耐热层可以起到防水、防电、耐高温、隔热的作用，而且稀土发光材料还能使消防头盔在缺少照明的环境下发光。

在本发明中，所述耐热层的厚度优选为0.3～2mm，更优选为0.5～1.5mm，最优选为0.8～1.2mm。

在本发明中，所述耐热层的制备方法优选为在纤维布层表面喷涂耐热层浆料。

本发明提供的使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，也可称之为消防头盔的结构如图3所示，图3为本发明实施例提供的消防头盔的结构示意图，从外向内包括耐热层1，纤维布层2，具有蜂窝结构的头盔骨架4，填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层3，填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层5。

本发明对所述使用蜂窝增强筋的镁合金头盔(消防头盔)的制备方法没有特殊的限制，按照头盔的结构将上述技术方案所述的内气凝胶层和外气凝胶层填充至头盔骨架中的蜂窝结构中形成头盔盔体，然后将纤维布层复合在头盔盔体表面(内表面外或外表面，优选为外表面)，最后在纤维布层表面涂覆耐热层即可，所述头盔骨架、内外气凝胶层、纤维布层和耐热层的制备方法与上述技术方案所述的方法一致，在此不再赘述。

现有技术大多采用酚醛树脂玻璃钢、聚胺纤维等材料制备消防头盔，这类材料在火场极端条件下存在高温强度降低和高温老化现象，防护能力有限。本发明提供的头盔为使用蜂窝增强筋的镁合金头盔(消防头盔)，这种头盔使用多种材料复合的减震方式，在减重的基础之上提升消防头盔的耐热性能、高温抗冲击性能。在同等防护能力下，本发明的头盔重量低于现有技术重量；与现有技术头盔重量相同的条件下，本发明头盔的防护能力优于现有技术的头盔。

本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品。

实施例1

采用压铸方式整体制备AZ91镁合金头盔骨架，头盔骨架结构如图1所示，包括头盔壳体厚度为4mm，头盔壳体内外表面的蜂窝结构，蜂窝结构由若干个正六边形孔格形成，内表面蜂窝结构正六边形孔格的壁厚为1mm(S1)，壁高为10mm(H1)，对角线距离为10mm(L1)；外表面蜂窝结构正六边形孔格壁厚为1mm(S2)，壁高为5mm(H2)，对角线距离为10mm(L2)。

将气凝胶(金纳公司生产的二氧化硅纳米气凝胶)剪裁成带有正六棱柱的气凝胶衬垫，正六棱柱的尺寸和蜂窝结构中正六边形孔格的尺寸过盈配合，正六棱柱恰好能够填充至正六边形孔格中，气凝胶衬垫的厚度为10mm。将制备好的两个气凝胶衬垫分别填充至头盔骨架内外两侧的蜂窝结构中，形成内气凝胶层和外气凝胶层，内气凝胶层、外气凝胶层和头盔骨架构成头盔盔体。

在头盔盔体外表面使用环氧树脂胶体粘合4层碳纤维布(日本东丽T500单向碳纤维布)，将头盔盔体放入模具内部，合模后加热并加压，加压压力为2MPa，加热温度为150℃，加压加热时间为4小时；在头盔盔体外表面形成纤维布层。

在纤维布层表面涂覆耐热层浆料形成厚度为2mm的耐热层，得到消防头盔；耐热层的成分为质量比为70:20:20:50的硅铝酸盐高温胶、碳化硼陶瓷粉体、稀土发光粉和气凝胶颗粒。

经测量，本发明实施例1制备得到的消防头盔的重量为620克。

依照GA 44-93《消防头盔国家标准》对本发明实施例1制备得到的消防头盔进行穿透性能、导电性能和耐热性能检测。检测结果为，帽顶部、侧部、前部、后部的最大冲击加速度均达到400g_n，符合防护要求；在2.2千伏、保持5分钟的测试条件下不导电；采用800℃火焰喷灯燃烧帽壳15秒后移开火焰，火焰随即熄灭；头盔达到国家标准中的防护要求上限。

将本发明实施例1制备得到的消防头盔与美国MSA梅思安F2XTREM消防头盔进行重量比较，在相同防护面积下，F2XTREM消防头盔盔体重量约为750克，本发明头盔减重明显。在超标准测试环境下(标准条件是使用5kg重的钢球自1m高度落下，保证头盔下人体模型的安全，头盔即便变形也不触碰模型上的传感器)，使用5kg重锤自2米高高度进行冲击实验，本发明头盔完好，F2XTREM消防头盔出现一定程度的破损，结果表明，本发明头盔性能优越。

实施例2

按照实施例1所述的方法制备得到头盔盔体。

在头盔盔体外表面使用环氧树脂胶体粘合2层玻璃纤维布，将头盔盔体放入模具内部，合模后加热并加压，加压压力为2MPa，加热温度为150℃，加压加热时间为4小时；在头盔盔体外表面形成纤维布层。

在纤维布层表面涂覆耐热层浆料形成厚度为1mm的耐热层，得到消防头盔；耐热层的成分为质量比为35:15:10:25的硅铝酸盐高温胶、碳化硼陶瓷粉体、稀土发光粉和气凝胶颗粒。

经测量，本发明实施例2制备得到的消防头盔重量597克。

依照GA 44-93《消防头盔国家标准》对本发明实施例2制备得到的消防头盔进行穿透性能、导电性能和耐热性能检测。检测结果为，帽顶部、侧部、前部、后部的最大冲击加速度均达到400g_n，符合防护要求；在2.2千伏、保持5分钟的测试条件下不导电；采用800℃火焰喷灯燃烧帽壳15秒后移开火焰，火焰随即熄灭；达到国家标准中的防护要求上限。

将本发明实施例2制备得到的消防头盔与美国MSA梅思安F2XTREM消防头盔进行重量比较，在相同防护面积下，F2XTREM消防头盔盔体重量约为750克，本发明头盔减重明显。在超标准测试环境下(测试条件同实施例1)，使用5kg重锤自2米高高度进行冲击实验，本发明头盔完好，F2XTREM消防头盔出现一定程度的破损，结果表明，本发明头盔性能优越。

实施例3

按照实施例1所述的方法制备得到头盔盔体。

在头盔盔体外表面使用环氧树脂胶体粘合碳纤维布和玻璃纤维布，先将2层碳纤维布粘合在盔体外表面，再将2层玻璃纤维布粘合在碳纤布表面，将头盔盔体放入模具内部，合模后加热并加压，加压压力为2MPa，加热温度为150℃，加压加热时间为4小时；在头盔盔体外表面形成纤维布层。

在纤维布层表面涂覆耐热层浆料形成厚度为0.3mm的耐热层，得到消防头盔；耐热层的成分为质量比为5:5:5:5的硅铝酸盐高温胶、碳化硼陶瓷粉体、稀土发光粉和气凝胶颗粒。

经测量，本发明实施例3制备得到的消防头盔的重量572克。

依照GA44-93《消防头盔国家标准》对本发明实施例3制备得到的消防头盔进行穿透性能、导电性能和耐热性能检测。检测结果为，帽顶部、侧部、前部、后部的最大冲击加速度均达到400g_n，符合防护要求；在2.2千伏、保持5分钟的测试条件下不导电；采用800℃火焰喷灯燃烧帽壳15秒后移开火焰，火焰随即熄灭；头盔达到国家标准中的防护要求上限。

将本发明实施例3制备得到的消防头盔与美国MSA梅思安F2XTREM消防头盔进行重量比较，在相同防护面积下，F2XTREM消防头盔重量约为750克，本发明头盔减重明显。在超标准测试环境下(测试条件同实施例1)，使用5kg重锤自2米高高度进行冲击实验，本发明头盔完好，F2XTREM消防头盔出现一定程度的破损，结果表明，本发明头盔性能优越。

由以上实施例可知，本发明提供了一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，包括：内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；设置在外气凝胶层表面的纤维布层；设置在碳纤维布层表面的耐热层。与现有技术相比，本发明采用镁合金、气凝胶、纤维布等多种材料复合减震的方式制备消防头盔，镁合金具有较高的比强度、低弹性模量、抗冲击特性，作为主要抗冲击结构；而且，本发明采用蜂窝结构的镁合金骨架，在具有良好抗冲击性的基础上极大的减轻头盔骨架的重量。本发明在减轻头盔重量的基础上，使头盔具有良好的防护性能，与酚醛玻璃钢材质的消防头盔相比，能够更有效的保护人体，减少人体在火灾现场受到的伤害，而且头盔质量轻、佩戴方便。

Claims (5)

1.一种头盔，包括：

具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；

填充在蜂窝结构中的气凝胶层；

设置在气凝胶层表面的纤维布层；

设置在纤维布层表面的耐热层；

所述耐热层的成分包括：

硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶；

所述蜂窝结构由若干个正六边形孔格形成；

所述蜂窝结构设置在镁合金头盔骨架的内侧和/或外侧；

所述正六边形孔格的壁厚为S，0＜S≤4mm；

所述正六边形孔格的壁高为H，0＜H≤40mm；

所述硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶的质量比为A：B：C：D；

0＜A≤70，0＜B≤30，0＜C≤20，0＜D≤50。

2.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述气凝胶层的材质独立地选自硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶或金属氧化物气凝胶。

3.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述纤维布层由1～5层纤维布形成。

4.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述纤维布层包括碳纤维布、玻璃纤维布、凯夫拉纤维布、陶瓷纤维布和岩棉纤维布中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述耐热层的厚度为0.3～2mm。

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