摘  要：采用手糊成型工艺，以不饱和聚酯胶液为基料，通过添加多种助剂，研制开发了夜光玻璃钢安全帽外壳并进行了性能测试。测试结果表明：50度时，安全帽外壳的冲击性能不大于3.328N;侧向加载424N压力时，帽壳侧向变形为32mm，卸压后残余变形为9mm；帽壳表面电阻为3.8*106Ω；安全帽黑暗中发光超过12h，各项性能符合标准要求。
    目前，国内用于制造安全帽外壳的材料有高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚碳酸酯、增韧改性聚丙烯、玻璃纤维增强聚丙烯、聚酯玻璃钢等。帽衬材料主要是低密度聚乙烯(LDPE)、HDPE/LDPE区混材料等。无论什么类型的安全帽，都必须使安全帽帽壳的设计符合使用要求，其中重要的是保护使用者头部不受伤害且佩戴舒适。用聚酯玻璃钢生产的安全帽具有绝缘、耐酸碱、耐高温和低温、防静电、抗冲击、阻燃及不易老化等优点，因此近几年来发展很快，年产约200万顶，在建筑交通、电力及矿业生产中发挥了重要的安全保护作用。
    为了提高安全帽在夜间作业及暗处使用的安全性，本工作采用手糊成型工艺，以不饱和聚酯胶液为基料，通过添加功能填料、引发剂、夜发剂、偶联剂等多种助剂，研制了一种新型夜光玻璃钢安全帽外壳。
1  安全帽帽壳的设计
    根据人机工程学原理，模拟人体头受力情况可知：人体头部的几何形状具有较好的抗冲击效果。依据GB2428-1989《成年人头型系列》，帽壳形状应呈圆形或者椭圆形，内径长195~250mm，宽170~220mm，高120~150mm，帽壳留有透气孔以散热，其大小应根据帽壳强度综合考虑。但电工安全帽不允许有透气孔，帽壳颜色应鲜明，帽壳内突出物不超过5mm，周围有软垫，以防冲击压缩变形时伤害头部。
2  实验部分
2.1  原料及配方
    不饱和聚酯树脂196：常州市华润复合材料有限公司生产；MEKP-Ⅱ引发剂：宜兴市宏达塑料化工有限公司生产；促进剂：环烷酸钴溶液(钴含量为1%);功能填料：自制；PLO-7B夜光剂：大连路明发光科技股份有限公司生产；增韧剂(聚硫橡胶)：上海沪澄橡胶化工有限公司生产；增强材料为0.18~0.40mm方格玻璃纤维布。[-page-] 
    夜光玻璃钢安全帽外壳配方见表1。
   
2.2  成型工艺
    夜光玻璃钢安全帽外壳的生产可采用多种工艺，主要有模压、注射 、喷射、手糊等，本工作采用的是手糊成型工艺。
    将上述原料投入反应釜内，搅拌之后放入增稠剂，然后将增强材料用反应液进行浸渍，按照GB 2811-2007的规定对安全帽进行定量铺层设计。为了提高防穿刺性能，在帽壳顶Φ120mm范围多铺一层0.40mm方格玻璃纤维布。在塑料液压机上模压成型，接着在60℃烘箱中固化处理3~5h，然后再进行后加工，后得到制品。夜光玻璃钢安全帽外壳生产流程见图1。
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3  外观质量要求及性能测试
3.1  夜光玻璃钢安全帽外壳的质量要求
    夜光玻璃钢安全帽外表不应有微泡、针孔、表面空穴、折皱、裂痕、凸凹不平、缺损、砸伤、伤痕、固化不良、毛刺等缺陷，但允许修补；安全帽周边及内表面不允许有毛剌、脱胶分层；内表面平整，不允许浸渍不良和缺损。
3.2  性能测试
    冲击性能：将重5.5kg球形钢锤自1m高空自由落下，冲击夜光玻璃钢安全帽顶，头部模型所受冲击力应不大于4900N，帽壳不允许出现大于50mm的裂纹，下额带栓绳不允许拉断。
    耐穿刺性能：将重3kg的钢锥(硬度45，锥度60°，锥尖半径0.5mm)自1m高空自由落下，冲击夜光玻璃钢安全帽顶，钢锥不应与头部模型接触。
    侧压刚性：在夜光玻璃钢安全帽的侧向加载424N压力时，帽壳侧向变形不大于40mm；卸压后残余变形小于15mm。
    阻燃性能：将70#汽油装入2kg汽油喷灯，燃烧帽体10s，移开火焰，帽体应在5s内自熄；帽壳燃点温度为(790±40)℃,试验环境温度为10~30℃。
    抗静电性能：按GB 2812-1989测试帽壳表面电阻。
    夜光玻璃钢安全帽外壳性能测试结果见表2。从表2可知，夜光玻璃钢安全帽外壳的冲击性能、耐穿刺性能符合GB 2811-2007要求，阻燃性能、抗静电性符合GB 2812-1989要求。
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4  结 语
    夜光剂具有在阳光或白炽灯光的照射下吸收光能，在黑暗状态下将吸收的光以辉光的形式发射出来的特点，从而保证安全帽在暗处能发出夜光。采用手糊成型工艺，在不饱和聚酯胶液中加入夜光剂而制备的夜光玻璃钢安全帽，黑暗中发光时间超过12h，其冲击性能、耐穿刺性能达到GB 281-2007要求，可广泛应用于交通、建筑、矿业等行业，对保护人身安全、提高夜间作业及暗处使用的安全性起到了重要作用。