抗低速冲击纺织复合材料头盔壳体研究进展

檀江涛， 蒋高明， 高 哲， 郑培晓

(江南大学 针织技术教育部工程研究中心， 江苏 无锡 214122)

交通事故中的猛烈撞击易导致颅脑损伤，直接威胁生命安全，而头盔是在发生交通事故时可有效防止头部受到猛烈撞击的重要个体防护装置。相关研究表明[1-2]，摩托车头盔可将交通事故中的死亡率降低42%，将颅脑损伤的风险降低70%左右，因此，世界各国的道路交通安全法中均有明确规定，摩托车驾驶员及乘坐人员均须佩戴安全头盔。头盔的2个重要组成部分是头盔壳体和缓冲层，其中头盔壳体的主要作用是吸收冲击能量、分配冲击载荷并防止尖锐物体的穿透。

当前，市场上的摩托车头盔壳体材料主要包括热塑性塑料和纺织复合材料[3]。其中，热塑性塑料主要包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料和聚碳酸酯(PC)塑料，纺织复合材料头盔壳体则主要由玻璃纤维、碳纤维和芳纶等高性能纤维增强复合材料制成[4]。目前，热塑性塑料头盔约占国内头盔市场的75%左右，但其生产工艺简单、利润低，主要由国内企业生产。纺织复合材料头盔虽然市场占比小，但其生产工艺复杂、利润高，由国内少数企业和国外知名品牌生产。

与热塑性塑料头盔壳体相比，纺织复合材料头盔壳体具有质量轻、耐压缩、抗低速冲击以及耐寒耐热等优良性能[5]，但目前多采用裁剪铺层的方式制备其壳体预制件，存在生产效率低、人工参与度高以及产品的成型质量和尺寸稳定性较差等问题，从而限制了纺织复合材料头盔的发展，因此，如何在保证纺织复合材料头盔壳体抗低速冲击性能的基础上解决上述问题，已成为国内外研究人员关注的重点。……