CN101995187A - 红外、雷达新型一体化隐身织物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了红外、雷达新型一体化隐身织物及其制备方法，其中隐身织物从外向内依次包括红外迷彩面层以及抗静电底层，红外迷彩面层从外向内依次包括红外隐身层、织物层以及雷达波吸收衰减层，红外隐身层由利用红外隐身涂料所涂成的涂层以及设置于涂层表面的磁控溅射ITO薄膜复合而成，所述雷达波吸收衰减层包括海绵体，海绵体上吸附有吸波材料。本发明的隐身织物能够同时实现雷达隐身功能和红外隐身功能，整体吸波效果良好，材料的面密度较小，在断裂强力以及顶破强度等方面都具有极佳的表现效果；此外，本发明的隐身织物在制作时并没有过多的复杂工艺，可以利用常见的织物生产方法实现，因此其具有生产方便、易于实现的优点。

Description

红外、雷达新型一体化隐身织物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种织物结构及其制备方法，特别是一种红外、雷达新型一体化隐身织物及其制备方法。

背景技术

随着现代军事探测技术和制导技术的发展，未来战场上的各种军事目标面临着严峻的威胁。目前雷达在各种探测器中仍占主导地位,而红外技术在侦察、捕获目标和制导技术方面也已得到广泛的应用。各种地面军事目标如：坦克、车辆、飞机、导弹等武器装备和重要的指挥工程、发射阵地、后方仓库等军事战场生存能力受到严重威胁，极不利于战争的胜利。通过应用隐身材料，能减少军事目标的光、磁等特征信号，降低可观测性和被制导武器命中的概率，从而提高军事目标的战场生存能力和突防能力，增强其作战效能。为此，各国利用现代工艺，制作了一系列的防雷达波、防红外线的隐身材料，但目前来说，这些材料在质量、吸收效果以及机械强度等方面都不能令人完全满意，并且一般地这些材料都只具有单一的隐身功能，即只能单单实现防雷达波或者单单实现防红外线功能，并不能满足实际要求，并且这些材料在制作时还存在工艺复杂的缺点。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种能够同时实现红外、雷达隐身功能的一体化隐身织物以及其简单、易于实现的制备方法，这种织物具有轻质、吸收效果好、机械强度高的优点。

根据本发明目的的一个方面，提供一种红外、雷达新型一体化隐身织物，从外向内依次包括红外迷彩面层以及抗静电底层，所述红外迷彩面层从外向内依次包括红外隐身层、织物层以及雷达波吸收衰减层，所述红外隐身层由利用红外隐身涂料所涂成的涂层以及设置于涂层表面的磁控溅射ITO薄膜复合而成，所述雷达波吸收衰减层包括海绵体，海绵体上吸附有吸波材料。

进一步，该织物还包括设置于其中两层之间的阻燃层。

所述红外隐身涂料由粘结剂成膜物、反射填料以及溶剂组成。

所述反射填料由ITO、铝粉、氧化锌组成。

所述粘结剂成膜物为丙烯酸改性醇酸树脂。

所述溶剂由二甲苯和正丁醇混合而成。

所述吸波材料包括纳米石墨粉、铁氧体磁粉以及多晶铁纤维。

所述海绵体上还吸附有阻燃材料。

所述海绵体为聚氨酯海绵体。

根据本发明目的的另一个方面，提供红外、雷达新型一体化隐身织物的制备方法，包括以下步骤：

（1）配备红外隐身材料，将红外隐身材料涂覆在织物层表面，烘干，形成涂层；

（2）利用磁控溅射镀膜的方法在涂层的表面镀ITO薄膜，ITO薄膜与涂层复合形成红外隐身层；

（3）制备一包括吸附有吸波材料的海绵体的雷达波吸收衰减层；

（4）制备一抗静电底层；

（5）将带有红外隐身层的织物层、雷达波吸收衰减层以及抗静电底层从外向内依次缝合。

本发明的有益效果是：本发明的雷达波吸收衰减层中的海绵体由无数个蜂窝状的空心体组成，这种空心体结构配合其上面所吸附的吸波材料并与红外隐身层的ITO薄膜相结合可以有效地吸收衰减不同方向所发射过来的不同频率的雷达波，实现雷达隐身功能，且它们可以有效的隔绝内部热量，降低红外发射率，将目标的热辐射进行有效的屏蔽，从而实现红外隐身功能，另外，雷达波吸收衰减层的海绵体结构也可以克服涂层吸波时会出现的涂层龟裂和脱落现象，确保整体吸波效果良好，减小材料的面密度，确保织物的质量控制在极小的范围内，实验表明，这种织物在断裂强力以及顶破强度等方面都具有极佳的表现效果；此外，从本发明的制备过程也可以看出，本发明的隐身织物在制作时并没有过多的复杂工艺，可以利用常见的织物生产方法实现，因此其具有生产方便、易于实现的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种实施例结构示意图；

图2为本发明的红外隐身涂料的制备流程图；

图3为本发明的雷达波吸收衰减层的制备流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明的红外、雷达新型一体化隐身织物，从外向内依次包括红外迷彩面层以及抗静电底层1，所述红外迷彩面层从外向内依次包括红外隐身层、织物层2以及雷达波吸收衰减层3，所述红外隐身层由利用红外隐身涂料所涂成的涂层4以及设置于涂层表面的磁控溅射ITO薄膜5复合而成，所述雷达波吸收衰减层3包括海绵体，一般有聚氨酯海绵体，海绵体上吸附有吸波材料。

红外、雷达新型一体化隐身织物的制备方法，包括以下步骤：

（1）配备红外隐身材料，将红外隐身材料涂覆在织物层表面，烘干，形成涂层；

（2）利用磁控溅射镀膜的方法在涂层的表面镀ITO薄膜，ITO薄膜与涂层复合形成红外隐身层；

（3）制备一包括吸附有吸波材料的海绵体的雷达波吸收衰减层；

（4）制备一抗静电底层；

（5）将带有红外隐身层的织物层、雷达波吸收衰减层以及抗静电底层从外向内依次缝合。

当然，在实际应用时，本发明的织物并不限于只包含以上的层，例如，考虑在实战中的具体情况，为了实现防火阻燃效果，可以在其中两层之间进一步涂覆上由阻燃剂所形成的阻燃层6，此阻燃层一般会设置于红外隐身层表明以下的位置，如图1中所示，以确保此阻燃层不阻碍红外隐身的效果。当需要加入阻燃层时，一般通过刮涂的方式实现，具体的实施方式可以根据以下进行：先浮刀方式刮涂，其中浮刀量（刮刀离开基台平台的高度）为0.20mm，然后烘干，烘干的温度在90℃左右，时间持续180s左右；接着利用悬刀方式刮涂，其中下刀量（刮刀在基台平面以下的距离）为0.5mm，刀距（刮刀到基台的距离）为3.5mm，然后烘干，烘干的温度为90℃左右，持续时间180s左右。刮涂所用的刮刀刀厚为1mm。当加入上述阻燃层后，按国家标准GB/T5455-1997纺织品燃烧性能试验垂直法（Textiles-Burning behaviour-Vertical method）进行测试，在温度25℃、相对湿度35%的情况下，对尺寸80mm×300mm的样品利用40mm高的火焰燃烧12s后所测得的续燃时间在1.5-2.5s左右，无阴燃时间，表明其具有良好的阻燃性能。

红外隐身涂料一般由粘结剂成膜物、反射填料以及溶剂组成，其制备的流程参照图2。制作红外隐身涂料时先将粘结剂成膜物加入到溶剂中，搅拌使得粘结剂成膜物溶于溶剂中，然后用高速剪切搅拌的方法使得反射填料与所得的粘结剂成膜物溶剂混合得到浆料，接着加入助剂（如成膜助剂、分散剂、消泡剂等）再进行高速剪切超声分散处理，得到搅拌均匀的红外隐身涂料，上述高速剪切的转速一般在6500r/min左右。在搅拌过程中，通过调整溶剂的量可以对所得涂料的粘度进行调整，涂料的粘度一般在60-80s（25℃下用涂-4杯进行测量）为优选。

上述粘结剂成膜物可以采用醇酸树脂、硅醇酸树脂等的化合物，如丙烯酸改性醇酸树脂，而溶剂则可以由二甲苯和正丁醇混合而成，二甲苯和正丁醇的体积比例可以采用1：1的比例混合。反射填料由ITO（氧化铟锡）、铝粉、氧化锌组成，ITO一般选用分散性好、粒径比较均匀、基本无大团聚体的粉体，其平均粒径优选为40nm左右，二氧化锌则优选平均粒径为40nm的球形粒子，铝粉的片径与厚度的比例优选在40：1~100：1之间。在准备ITO、铝粉、氧化锌和粘结剂成膜物的量时，为了确保红外隐身涂料具有最优的效果，ITO的质量百分比一般选用在25%左右，铝粉在20%左右，氧化锌在15%左右，而粘结剂成膜物的量则在40%左右。

在对织物层进行涂层涂布时，要求涂层镀膜涂层中填料要呈片状结构分布在基底上，整体分布要均匀。为了达到上述要求，一般通过刮涂的方式实现，具体的实施方式可以根据以下进行：先浮刀方式刮涂，其中浮刀量为0.05mm-0.20mm可调，然后烘干，烘干的温度在90℃左右，时间持续180s左右；接着利用悬刀方式刮涂，其中下刀量（刮刀在基台平面以下的距离）为0.5mm，刀距（刮刀到基台的距离）为3.5mm，然后烘干，烘干的温度为90℃左右，持续时间180s左右。刮涂所用的刮刀刀厚为0.5mm。利用上述优选比例（ITO 25%，铝粉20%，氧化锌15%，粘结剂成膜物40%）所制成的红外隐身涂料进行涂布，调节不同的浮刀量得到下述各种样品，各种样品的红外隐身性能如下表1所示：

从上表可以看出，涂层厚度在0.05mm时的IR发射率最低，此厚度可以作为优选的涂层厚度，由于其厚度较小，因此可以确保织物整体的面密度也较小，从而确保织物整体质量较轻。

当完成涂层的涂布后，接着利用磁控溅射镀膜的方法在涂层的表面镀ITO薄膜。实现时，织物磁控溅射机进行镀膜的镀膜参数对膜的晶体结构有着很大的影响，必须对此参数进行优选，确保通过磁控溅射所镀的ITO薄膜十分均匀，并且保持粒径大约为40nm。其中一种优选的镀膜参数如表2所示：

传统在实现雷达隐身功能时，一般是通过涂层的方式实现的，但在实际应用时，要利用此涂层的方法来得到良好的吸波效果，必须保证涂层的厚度在2mm以上，涂层厚度大于2mm的情况下，涂层随织物发生形变后都出现不同程度的龟裂和脱落现象，且面密度较大，造成整体质量较大。因此，这种涂层的方式并不可靠并不实用。本发明采用海绵体作为主吸波体的方式可以克服上述问题，能够兼顾厚度、柔韧性、面密度及吸波性能。为了能够制成所需的海绵体结构，本发明需要特殊的方法来制备此雷达波衰减层，参照图3的雷达波吸收衰减层的制备流程图，雷达波吸收衰减层在制备时一般包括以下步骤：（1）下料切割成形，以聚氨酯为载体按照模具切割成形，得到海绵体；（2）配浆，利用此配浆过程可以将吸波材料与粘合剂等按照一定的比例配制成浆料，其中该吸波材料一般包括包括纳米石墨粉、铁氧体磁粉以及多晶铁纤维等，纳米石墨粉的平均粒径在20nm左右，其中铁氧体磁粉一般包括纳米钡铁氧体、纳米复合铁酸镍钴等，纳米钡铁氧体的粒径一般在600纳米左右、而纳米复合铁酸镍钴的粒径则在20纳米左右，实际应用时，还可以进一步在浆料中加入其它材料使得海绵体具有其它相应的特性，例如，为了增加其阻燃能力，在配浆时可以加入阻燃剂，使得海绵体进一步吸附有阻燃材料，从而使得自身的阻燃性能提高，此阻燃剂可以为多晶铁纤维，其平均粒度为5~10微米左右，长细比为50~500：1；（3）浸渍干燥，将切割后所得的海绵体投入浆料中浸泡，经机械压缩排出其中的空气与水分，依靠海绵体的弹性恢复原状，然后再进行压缩，一般需反复压缩十几次，将浸渍均匀的海绵体捞出，置于带有筛网孔的控干容器内，靠重力让多余的水分自然排出，然后进烘房烘干；（4）打边整形，克服上述步骤（3）中所造成的膨胀或变形问题。

本发明的抗静电底层可以通过以下的方式进行制作：将金属丝与纱线制成股线再经过加捻工序制成包芯纱间隔式的加入织物的纬向，在织布时在纬向每隔一定距离加入一根不锈钢金属丝，织物组织定为平纹。利用此方式所制成的抗静电底层其静电荷密度小于0.6uC/m²，破裂强度达到2000N/5x20cm，顶破强力大于300N，面密度为l00g/m²。

本发明的织一体化隐身织物材料轻质，材料面密度在700g/m²左右，断裂强力(经/纬向)大于5000CN ，顶破强度大于500N；红外隐身性能: 在(8-14) 微米波段，辐射率在0.45-0.9范围可调，且具有明显的热像分割效果；防雷达方面，经测试在S 、C 、X、 Ku 波段，雷达波衰减均大于5dB；抗静电效果好，制得的涂层及磁控溅射ITO薄膜附着力强，抗顶破和磨损性能好。

Claims (10)

1.红外、雷达新型一体化隐身织物，特征在于从外向内依次包括红外迷彩面层以及抗静电底层（1），所述红外迷彩面层从外向内依次包括红外隐身层、织物层（2）以及雷达波吸收衰减层（3），所述红外隐身层由利用红外隐身涂料所涂成的涂层（4）以及设置于涂层表面的磁控溅射ITO薄膜（5）复合而成，所述雷达波吸收衰减层（3）包括海绵体，海绵体上吸附有吸波材料。

2.根据权利要求1所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于还包括设置于其中两层之间的阻燃层。

3.根据权利要求1所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述红外隐身涂料由粘结剂成膜物、反射填料以及溶剂组成。

4.根据权利要求3所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述反射填料由ITO、铝粉、氧化锌组成。

5.根据权利要求3所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述粘结剂成膜物为丙烯酸改性醇酸树脂。

6.根据权利要求3所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述溶剂由二甲苯和正丁醇混合而成。

7.根据权利要求1所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述吸波材料包括纳米石墨粉、铁氧体磁粉以及多晶铁纤维。

8.根据权利要求1所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述海绵体上还吸附有阻燃材料。

9.根据权利要求1所述的红外、雷达新型一体化隐身织物，其特征在于所述海绵体为聚氨酯海绵体。

10.红外、雷达新型一体化隐身织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）配备红外隐身材料，将红外隐身材料涂覆在织物层表面，烘干，形成涂层；

（2）利用磁控溅射镀膜的方法在涂层的表面镀ITO薄膜，ITO薄膜与涂层复合形成红外隐身层；

（3）制备一包括吸附有吸波材料的海绵体的雷达波吸收衰减层；

（4）制备一抗静电底层；

（5）将带有红外隐身层的织物层、雷达波吸收衰减层以及抗静电底层从外向内依次缝合。

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