本发明涉及头盔复合材料,具体为一种吸汗透气软木头盔的制备方法。
背景技术:
1、随着一盔一带的推进,安全头盔成为摩托车、自行车、电动自行车必不可少的需求,而且在各种滑轮、平衡车、滑板的大量使用,对头盔需求快速增加,由于塑料易于加工成型的特点,常规的头盔均是以塑料为主要材质,头盔的的结构包含外壳、缓冲层衬里、悬挂装置等三个部分组成,外壳一般采用耐磨损、抗压缩性好的abs等硬质塑料,abs是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,这种材料聚集了聚丙烯晴的刚性和聚丁二烯的抗冲击性,成为目前大部分头盔外壳的优选材料,头盔的外层要求硬度大、耐磨、不易变形、刚性好、不易压裂、有较高的抗冲击性,这样才能够很好的防止在撞击时变形开裂从而防护头部。
2、在实际选用abs制作头盔外壳时,原材料很难达到刚性和抗冲击性的平衡。往往刚性较高的abs韧性较差、抗冲击性较差,容易摔裂,为了改进abs的抗冲击性,使其具有刚性的同时兼具韧性和抗冲击性,已有技术采用合金的方式对abs进行改进,如公告号为cn109867904b,公开的一种碳纤维增强abs复合材料及其制备方法,该方法采用长的碳纤维,在abs熔融时引入长碳纤维强制浸渍,使碳纤维增强abs复合材料中,碳纤维保留长度,根据相关测试,碳纤维增强的abs悬臂梁缺口冲击强度可以提高150%以上,碳纤维对增加abs的抗冲性极为显著。
3、然而,碳纤维的成本较高,超过20%的碳纤维用于abs会造成成本的大幅升高,而木纤维是一种天然易得的纤维,其不但具有纤维的增强增韧性能,而且,木纤维作为天然生物纤维,成本低、生态环保,将木纤维用于abs制备头盔外壳材料,可以大幅降低abs的使用量,这对碳减排具有重要的意义,故而提出一种吸汗透气软木头盔的制备方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足,本发明提供了一种吸汗透气软木头盔的制备方法,具备维持使用强度的同时,降低生产成本等优点,解决了生产成本高的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述维持使用强度的同时,降低生产成本目的,本发明提供如下技术方案:一种吸汗透气软木头盔的制备方法,包括以下步骤:
5、s1、将纤维增强软木纸通过缠绕成型制成圆形长管,将碳纤维(玻纤/玄武岩/凯夫拉纤维)等增强聚氨酯树脂作为外覆层,将圆形长管在外覆层内部盘成螺旋状,通过聚氨酯结构胶连接,制成头盔内衬;
6、s2、选择优质的木质纤维预处理后,投入粉碎设备中、20~30rpm/min的转速下低速搅拌分散10~25min,得木质纤维粉料;
7、s3、将ca(n03)24h20与nh4h2p04以摩尔比为1.2的比例,并配制其浓度为o.4mo l/l-1,通过搅拌使其完全溶解并加入nh3·h20使得ph值为9~lo,然后,将上述溶液加入到水热釜中,放入160~180℃烘箱14~16h,所得粗产物经过洗涤后获得纯物质,然后在75~85℃下干燥,获得纳米料;
8、s4、在氮气保护的三颈烧瓶中,将0.19.hap粉末在19.99mdi-100l溶液中,经超声处理分散,搅拌4h,得到hap-mdi-100l的预聚物,而通过改变hap添加剂的用量,可得到不同hap含量的hap-mdi-100l预聚物;
9、s5、将步骤s中的木质纤维粉料与纳米料、hap-mdi-100l预聚物、尼龙纤维、偶联剂、分散剂、加入搅拌器中,以在80~120℃以及30~45rpm/min的转速下,混合得木纤维增强聚合物复合材料;
10、s6、将步骤s5中的木纤维增强聚合物复合材料与相容剂、抗氧剂、阻燃剂、加工助剂加入高速混合机混合均匀,经双阶式双螺杆挤出机的第一阶双螺杆挤出机挤出得到熔融料,将熔融料投入头盔模具内固化成型后,得到头盔外壳;
11、s7、将头盔内衬粘接海绵垫后,将头盔内衬的两侧通过魔术贴固定在头盔外壳的相应位置上,然后将内衬的顶部、后部和前部依次插入头盔内壳的相应凸起处,使头盔内衬与头盔外壳贴合在一起,得到吸汗透气软木头盔。
12、优选的,所述步骤s2中的优质木质纤维,在预处理过程如去除杂质、破碎等,然后与预合物基体材料进行混合,形成均匀的复合材料结构。
13、优选的,所述步骤s5中的木质纤维粉料与纳米料、hap-mdi-100l预聚物、尼龙纤维、偶联剂、分散剂质量比例为100:5~7:6~5:3~5:2~3:1~2配料。
14、优选的,所述偶联剂选用铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种,所述分散剂选用硬脂酸、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸单酐酯中的至少一种。
15、优选的,所述步骤s1中纤维增强软木纸厚度为0.3~1mm,头盔外壳中不得存在着脱胶、聚胶和气泡现象。
16、(三)有益效果
17、与现有技术相比,本发明提供了一种吸汗透气软木头盔的制备方法,具备以下有益效果:
18、1、该吸汗透气软木头盔的制备方法,通过对优质木质纤维的搅拌搅拌处理以及与纳米料、hap-mdi-100l预聚物、尼龙纤维等物料充分混合的情况下,使木纤维本身特性得到了保留的同时,还具有易于分散的性能,同时木纤维具有良好透气性能,可提高整个头盔内衬的吸汗透气性,而位于木质纤维中的纳米料与hap-mdi-100l预聚物,在保持头盔内衬缓冲、减震性能的同时,还能保持内衬的弹性,以提高整个头盔的舒适度以及安全性,同时头盔外壳是由纤维增强软木纸为主所制备的情况下,整个头盔采用大量木质纤维,使得头盔整体节能环保的同时,更加轻量化。
19、2、该吸汗透气软木头盔的制备方法,整个头盔内衬制备工艺简单,而头盔外壳采用聚氨酯结构胶连接,使得成本低廉,无需特制设备,适合工业化大规模生产。
1.一种吸汗透气软木头盔的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种吸汗透气软木头盔的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中的优质木质纤维,在预处理过程如去除杂质、破碎等,然后与预合物基体材料进行混合,形成均匀的复合材料结构。
3.根据权利要求1所述的一种吸汗透气软木头盔的制备方法,其特征在于,所述步骤s5中的木质纤维粉料与纳米料、hap-mdi-100l预聚物、尼龙纤维、偶联剂、分散剂质量比例为100:5~7:6~5:3~5:2~3:1~2配料。
4.根据权利要求1所述的一种吸汗透气软木头盔的制备方法,其特征在于,所述偶联剂选用铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种,所述分散剂选用硬脂酸、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸单酐酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种吸汗透气软木头盔的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中纤维增强软木纸厚度为0.3~1mm,头盔外壳中不得存在着脱胶、聚胶和气泡现象。