CN112477333A - 一种凝胶型吸波面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种凝胶型吸波面料,包括表层,中间层和底层复合而成,所述表层通过含有二氧化锰的涤纶机织面料,所述底层为含有石墨的涤纶机织面料,所述中间层为壳聚糖凝胶层。本发明通过对多层吸波面料不同配伍的测试以及分析,并对多层面料的影响因素、电磁屏蔽机理、不同配伍层次及吸波性能等方面进行研究,得到一种功能性强的吸波面料。

Description

一种凝胶型吸波面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能面料的制备领域,具体涉一种凝胶型吸波面料的制备方法。
背景技术
在电子产品快速发展,在便捷人类生活的同时,另一方面电磁辐射也严重危害着人类的健康。目前,电磁辐射大致可分为两种,第一种是:雷电、太阳黑子活动、宇宙射线、太阳风暴等产生的自然辐射;第二种是:日常电子产品产生的电磁辐射。
吸波材料在隐身技术、保温节能以及人体防护方面有着普遍运用。目前,吸波材料作用于服装面料主要分有两种形式,一是混纺,主要是将碳纤维、纳米碳纳米管、聚苯胺纳米纤维等纤维,与普通纱线混纺以形成平纹,斜纹,针织等服装面料;另一类是纳米涂层法,主要是将铁氧体粉末及聚苯胺等材料通过镀层技术,喷溅到电磁屏蔽面料上,赋予多层面料吸波性能。而由于受经济、环境条件、实验成本等限制,目前电磁屏蔽服装面料中吸波纤维的应用极少,在原有的屏蔽面料上进行纳米吸波涂层的尝试几乎没有。
对于电磁屏蔽服装,不可避免的会受袖口、领口部位开口的影响,导致电磁屏蔽服装的屏蔽效能大多在 30dB 以下。另外,受服装中纽扣、拉链等孔缝的影响,通常需要对该部位进行加层遮挡处理,以减少电磁波的泄露;再加上目前单层电磁屏蔽面料不能满足特殊环境下的屏蔽效能的要求,所以对多层电磁屏蔽服装面料的研究显得极为迫切。在电磁屏蔽服装制作过程中,增加面料的层数来增加屏蔽效能也是常用的方法。
发明内容
要解决的技术问题:本发明的目的是提供凝胶型吸波面料的制备方法,通过对多层吸波面料不同配伍的测试以及分析,并对多层面料的影响因素、电磁屏蔽机理、不同配伍层次及吸波性能等方面进行研究,得到一种功能性强的吸波面料。
技术方案:一种凝胶型吸波面料,包括表层,中间层和底层复合而成,所述表层通过含有二氧化锰的涤纶机织面料,所述底层为含有石墨的涤纶机织面料,所述中间层为壳聚糖凝胶层。
优选的,所述表层中二氧化锰的含量3-5wt %。
优选的,所述底层中石墨的含量为6-10wt %。
优选的,所所述表层和底层中石墨或二氧化锰通过后整理的方式附着于面料外侧或通过含有石墨或二氧化锰的纺丝液进行纺丝制备而成。
优选的,所所述中间层通过凝胶层两侧复合静电纺丝膜而成。
优选的,所所述壳聚糖凝胶中含有纳米石墨或纳米二氧化锰中的任意一种或两种以上的混合物。
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.1-0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1-0.2mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料。
优选的,所述步骤S3中静电纺丝层的厚度为0.01-0.05mm。
优选的,所述步骤S4中凝胶的厚度为0.2-0.5mm。
优选的,所述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1-4∶100。
有益效果:本发明的神经酸纳米乳液的制备方法具有以下优点:
(1)本发明中选用二氧化们作为表层吸波剂,石墨作为底层的吸波剂,中间层采用壳聚糖凝胶层,通过渐变的吸波材料的配置达到最大的吸波效果;
(2)本发明中凝胶层与表层材料以及表层材料与空气的阻抗匹配条件也不同,当表层中二氧化锰的浓度在3-5%之间时,表层与空气间的阻抗匹配最佳;底层材料的吸波效果随着石墨浓度的增加而增加,有利于提高复合材料的吸波性能;此外,凝胶中间层凝胶孔径大小等对结构复合材料的吸波性能有一定影响,在一定范围内凝胶层密度越大,复合材料对吸波效果越好;
(3)本发明通过对吸波型多层电磁屏蔽服装面料吸波性能及屏蔽效能的分析,落实了科学可行的的多层面料配伍方案,为多层电磁屏蔽服装面料的研发提供了参考价值;
(4)本发明为制备方法简单,为吸波面料生产提供新的视角。
具体实施方式
实施例1
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量3wt %,所述底层中石墨的含量为6wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.01mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.2mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1∶100。
实施例2
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.1mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.2mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量5wt %,所述底层中石墨的含量为10wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.05mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.5mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为4∶100。
实施例3
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.1mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量5wt %,所述底层中石墨的含量为7wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.02mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.5mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为2∶100。
实施例4
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.2mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量5wt %,所述底层中石墨的含量为9wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.03mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.4mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为3∶100。
对比例1
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量2wt %,所述底层中石墨的含量为6wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.01mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.2mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1∶100。
对比例2
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量3wt %,所述底层中石墨的含量为14wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.01mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.2mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1∶100。
对比例3
一种凝胶型吸波面料的制备方法,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层,其中,表层中二氧化锰的含量3wt %,所述底层中石墨的含量为6wt %;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层,静电纺丝层的厚度为0.01mm;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料,其中凝胶的厚度为0.1mm;
上述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液。
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1∶100。
将实施例和对比例中的织物,进行相应的性能检测,在为了能够区分各个实施例和对比例的效果,所有的实施例和对比例的工艺参数均相同。测试选用织物均为平纹单层织物。采用反射-传输网络参数法,按照G/B2038-1994使用弓形反射率测试***对织物的吸波性能进行测试。实验仪器为Agilent8720ET矢量网络分析仪,是“自动矢量网络参数扫频测量***”,其工作方式为扫频测量,测得2-18GHz频率范围内织物的反射率,并将测得的数据,分析其吸波效果。
反射率(dB) 吸收率(%)
实施例1 -3.67 68.34
实施例2 -3.72 72.43
实施例3 -3.56 69.29
实施例4 -3.55 67.33
对比例1 -2.45 56.78
对比例2 -2.06 68.94
对比例3 -2.43 46.78
以上实施例和对比例中,反射率的取值为有效测量区间内最佳的反射率,从上表中可以看出,当表层中二氧化锰的浓度在3-5%之间时,表层与空气间的阻抗匹配最佳;底层材料的吸波效果随着石墨浓度的增加而增加,有利于提高复合材料的吸波性能;此外,凝胶中间层凝胶孔径大小等对结构复合材料的吸波性能有一定影响,在一定范围内凝胶层密度越大,复合材料对吸波效果越好。

Claims (10)

1.一种凝胶型吸波面料,其特征在于,包括表层,中间层和底层复合而成,所述表层通过含有二氧化锰的涤纶机织面料,所述底层为含有石墨的涤纶机织面料,所述中间层为壳聚糖凝胶层。
2.根据权利要求1所述的一种凝胶型吸波面料,其特征在于:所述表层中二氧化锰的含量3-5wt %。
3.根据权利要求1所述的一种凝胶型吸波面料,其特征在于:所述底层中石墨的含量为6-10 wt %。
4.根据权利要求1所述的一种凝胶型吸波面料,其特征在于:所述表层和底层中石墨或二氧化锰通过后整理的方式附着于面料外侧或通过含有石墨或二氧化锰的纺丝液进行纺丝制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种凝胶型吸波面料,其特征在于:所述中间层通过凝胶层两侧复合静电纺丝膜而成。
6.根据权利要求1所述的一种凝胶型吸波面料,其特征在于:所述壳聚糖凝胶中含有纳米石墨或纳米二氧化锰中的任意一种或两种以上的混合物。
7.一种凝胶型吸波面料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1. 选取厚度为0.1-0.2mm含有二氧化锰的涤纶机织面料作为表层,选取厚度为0.1-0.2mm含有石墨的涤纶机织面料作为底层;
S2. 配置聚酯纺丝液;
S3. 分别以底层的含有石墨的涤纶机织面料和表层的含有二氧化锰的涤纶机织面料作为接收板,利用步骤S2中的聚酯纺丝进行静电纺丝,均得到粘附有静电纺丝膜的底层和表层;
S4. 将粘附着有静电纺丝膜的底层或表层上静电纺丝膜的一侧涂覆一层含有含有纳米石墨或纳米二氧化锰或两者混合物的共混壳聚糖溶液,交联一段时间后,得到凝胶型吸波面料。
8.根据权利要求6所述的一种凝胶型吸波面料的制备方法,其特征在于:所述步骤S3中静电纺丝层的厚度为0.01-0.05mm。
9.根据权利要求5所述的一种凝胶型吸波面料的制备方法,其特征在于:所述步骤S4中凝胶的厚度为0.2-0.5mm。
10.根据权利要求5所述的一种凝胶型吸波面料的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中共混壳聚糖溶液的制备包括以下步骤:
S1. 称取一定量的壳聚糖,溶于2vt%醋酸溶液中,超声振荡脱泡后,得到1.5wt%均匀壳聚糖醋酸溶液;
S2. 将纳米石墨或纳米二氧化锰溶解于乙醇中,搅拌均匀后与步骤S1制备的壳聚糖溶液混合得到共混壳聚糖溶液,其中,壳聚糖和纳米石墨或纳米二氧化锰或两者总和的质量比为1-4∶100。
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