CN106397079B

CN106397079B - 单透向烟幕材料及其制备方法

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Publication number: CN106397079B
Application number: CN201610793729.8A
Authority: CN
Inventors: 朱晨光; 于宪锋; 封亚欧; 徐靖然; 谢晓
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: CN106397079A

Abstract

本发明属于红外烟幕干扰技术领域，主要涉及一种在红外光谱780nm‑14.0μm上单向透明，而在可见光谱(380nm‑780nm)双向不透明的遮蔽烟幕材料及其制备方法。该单透向烟幕材料以含量20％～30％的二氧化硅作主干扰药剂，再加入70％～80％含量的发烟剂，二氧化硅为玻璃态二氧化硅；本发明制备的单透向烟幕材料的烟火遮蔽性能，在可见光谱具有高吸收性，同时产生10至100um的散射粒子，进而组成复合型烟幕云团；本发明采用玻璃态二氧化硅材料易制取，生产费用低，且其前向折射率大，很好的满足单透向烟幕功能添加剂的要求。

Description

单透向烟幕材料及其制备方法

技术领域

本发明主要涉及红外烟幕干扰技术领域，具体涉及一种单透向烟幕材料及其制备方法。

背景技术

烟幕可以显著削弱现代光电侦察设备和光电制导武器的效能,同时烟幕器材的成本也相对较低。实践证明，烟幕是一种高效费比的伪装技术手段，也是光电对抗中最实用、最有效的手段之一。传统的烟雾剂虽然在可见光和红外范围有着很好的保护作用，但是烟雾同时阻碍我方侦查仪器的检测，这个阶段，敌我都可以改变自己的方位，当烟雾达不到效果时才能重新确认位置。因此，研发烟雾得有一个战略上的优势，在烟雾中我方可以有效的伪装或改变自己的方位，同时能够跟踪对手并且做出及时的反应。最终研究者提出单向透视烟幕的理念，在没有干扰光源时，在红外波段表现为双向可视，而使用干扰光源时，对方借助红外探测仪无法观察到己方，我方的前视效果不受影响，可以容易检测到对方。

烟幕是发烟剂产生大量的液体或固体微粒悬浮在空气中而生成的气溶胶体系，其辐射热量被气溶胶微粒通过吸收和散射作用而削弱，在保证外界条件不变的前提下，只是改变烟箱距离探测器和黑体的位置，前后谱图出现差距，说明粒子对光产生了前向散射起到主要效果。当烟幕粒径与入射波长差不多时，即参数X在1-20范围内，粒子的散射服从米氏散射理论。均匀介质构成的单个球形粒子吸收、散射和消光截面，可以用米氏散射理论进行分析。米氏散射理论提供了复杂但非常通用的解，对于吸收和非吸收球形气溶胶粒子，从分子大小的粒子到用几何光学处理的大粒子都是有效的。

美国专利US5682010(1997)S公开了一种单向可见光烟幕，其实施方法是施放两层烟雾，使它们均与空气充分混合。第1层烟雾云团含有可见光吸收材料，如碳黑或石墨片等材料。第2层云团为含有一种白色的、无吸收性的、可见烟雾，含有非吸收材料如二氧化钛或雾油。可见性仅存在于从第1云层团向第2层云团方向看时，但是在实际应用若两层云团混合后就没有单向可见光的效果。但该很难同时排放彼此间隔满足要求的雾云，由于不同区域的风影响,两种雾云易混合，最终达不到预期效果。因此，这个方法并不实用。

发明内容

本发明的目的在于提供红外光谱(780nm～14.0μm)上，可见光谱不透明的单透向烟幕材料及其制备方法。

本发明提供的技术解决方案为：

该烟幕材料成分为：以含量20％～30％的二氧化硅作主干扰药剂，再加入70％～80％含量的发烟剂，所述的二氧化硅为玻璃态二氧化硅。

其中，采用的二氧化硅粒径为1250目。

发烟剂组成包含：六氯乙烷、六氯代苯、聚氯乙烯、高氯酸钾、高氯酸铵作为氧化剂；镁粉、锌粉作为可燃剂；氯丁橡胶、酚醛树脂、天然橡胶作为粘合剂；其中，氧化剂、可燃剂、粘合剂的含量为5.5：3.5：1。

发烟剂具体如下：

发烟剂由六氯乙烷/六氯代苯含量30％～40％，高氯酸钾含量20％～30％，镁粉含量20％～30％,酚醛树脂含量5％～10％组成。

发烟剂由六氯乙烷/六氯代苯含量40％～60％，锌粉含量30％～50％，氯丁橡胶含量5％～10％所组成。

发烟剂由聚氯乙烯含量40％～60％，镁粉含量30％～50％，天然橡胶含量5％～10％组成。

上述的烟幕材料制备方法，具体步骤如下：

1)、通过湿混方法，将氧化剂与可燃剂混合均匀后，再加入溶于溶剂后的粘合剂中，再次混合均匀；

2)、将混合好的发烟剂药剂造粒，再进行干燥；制得发烟剂粉末；

3)、二氧化硅的表面处理：将硝化棉溶解在丙酮溶液中；再加入二氧化硅，超声20min后机械搅拌30min；再加热至60℃，直至丙酮挥发，最后造粒干燥；得到二氧化硅粉末；

4)、将步骤2、步骤3中的粉末混合均匀，制得单透向烟幕材料。

进一步的，步骤1)中，溶剂为无水乙醇，干燥温度为50℃。

进一步的，步骤2)中，硝化棉与二氧化硅的质量比为1：4。

与现有技术相比，本发明具有显著优点：(1)本发明的制备工艺流程简单，只需配有合适的红外干扰光源，就可以达到单透向烟幕的效果，有很好的战略优势。(2)本发明采用玻璃态二氧化硅材料易制取，生产费用低，且其前向折射率大，很好的满足单透向烟幕功能添加剂的要求。

附图说明

图1是本发明单透向烟幕材料检测仪器的布局图。

图2是实施列1的单透向烟幕材料的透过率谱图。

图3是实施列2的单透向烟幕材料的透过率谱图。

图4是实施列3的单透向烟幕材料的透过率谱图。

图5是实施列4的单透向烟幕材料的透过率谱图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步详述。

实施例1

1)准备：实验前先干燥药剂，氧化剂(六氯乙烷，2g，高氯酸钾，4g)，可燃剂(镁粉，3g)，粘合剂(酚醛树脂，1g)，功能添加剂(1250目玻璃态石英,2g)。

2)药剂的混合：采用传统的湿混方法，在六氯乙烷、高氯酸钾与镁粉混合均匀的基础上，加入到酚醛树脂的乙醇溶液中，再次混合均匀。

3)造粒及干燥：选用30目的筛子，造粒，并放在50℃干燥箱内干燥两个小时。

4)二氧化硅的表面处理：按照硝化棉与二氧化硅的质量比为1：4的值来处理二氧化硅，先用丙酮来溶解硝化棉，待其溶解后；再加入二氧化硅，然后使用超声波超声20min；再机械搅拌30min，同时设置加热温度为60℃，促进丙酮的挥发，最后造粒，干燥。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂再按照7：3的比例混合均匀。

实施例2

1)准备：实验前先干燥药剂，氧化剂(六氯乙烷，2g，高氯酸钾，4g)，可燃剂(镁粉，3g)，粘合剂(酚醛树脂，1g)，功能添加剂(方石英,2g)。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂再按照7：3的比例混合均匀。

实施例3

1)准备：实验前先干燥药剂，氧化剂(六氯乙烷，2g，高氯酸钾，4g)，可燃剂(镁粉，3g)，粘合剂(酚醛树脂，1g)，功能添加剂(磷石英,2g)。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂再按照7：3的比例混合均匀。

实施例4

1)准备：实验前先干燥药剂，氧化剂(六氯乙烷，2g，高氯酸钾，4g)，可燃剂(镁粉，3g)，粘合剂(酚醛树脂，1g)，功能添加剂(无定型石英,2g)。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂再按照7：3的比例混合均匀。

实施例5

1)准备：实验前先干燥药剂，然后按照一定配比称取材料，氧化剂(高氯酸钾，50g～65g)，可燃剂(镁粉，25g～30g)，粘合剂(酚醛树脂，5g～10g)，功能添加剂(二氧化硅,15g～25g)。

2)药剂的混合：采用传统的湿混方法，在高氯酸钾与镁粉混合均匀的基础上，加入到酚醛树脂的乙醇溶液中，再次混合均匀。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂混合均匀。

实施例6

1)准备：实验前先干燥药剂，然后按照一定配比称量药剂，氧化剂(六氯乙烷，50g～65g)，可燃剂(镁粉，25g～30g)，粘合剂(酚醛树脂，5g～10g)，功能添加剂(二氧化硅，15g～25g)。

2)药剂的混合：采用传统的湿混方法，在六氯乙烷与镁粉混合均匀的基础上，加入到含有溶剂(如无水乙醇)的酚醛树脂中，再次混合均匀。

5)将步骤3和步骤4得到的药剂混合均匀。

实施例7

1)准备：实验前先干燥药剂，然后按照一定配比称量药剂，氧化剂(六氯乙烷/六氯代苯，40g～60g)，可燃剂(锌粉，30g～50g)，粘合剂(氯丁橡胶，4g～8g)，功能添加剂(二氧化硅,15g～25g)。

2)二氧化硅的表面处理：按照硝化棉与二氧化硅的质量比为1：4的值来处理二氧化硅，先用丙酮来溶解硝化棉，待其溶解后；再加入二氧化硅，然后使用超声波超声20min；再机械搅拌30min，同时设置加热温度为60℃，促进丙酮的挥发，最后造粒，干燥。

3)药剂的混合：在处理好的二氧化硅、六氯乙烷或者六氯代苯与锌粉混合均匀的基础上，加入到氯丁橡胶中，再次混合均匀。

4)造粒及干燥：选用30目的筛子，造粒，并放在50℃干燥箱内干燥两个小时。

实施例6

3)准备：实验前先干燥药剂，然后按照一定配比称量药剂，氧化剂(聚氯乙烯，40g～60g)，可燃剂(镁粉，30g～50g)，粘合剂(天然橡胶，4g～8g)，功能添加剂(二氧化硅,15g～25g)。

3)药剂的混合：在处理好的二氧化硅、聚氯乙烯与镁粉混合均匀的基础上，加入到天然橡胶中，再次混合均匀。

对比表实施例1～4：测试结果如图2～5，A1～D1表示靠近红外光源，A2～D2表示靠近检测仪器，从图上直观可以看出前后透过率差距，因其烟幕中粒子具有散射性能，在中远距离上，烟幕材料中粒子的前向折射率较大，且使用球形烟幕粒子时，表现为良好的前向色散特性，这样距离仪器远的烟幕因为散射作用，光辐射强度衰减相对更多，从而在透过率谱图上直观看出前后的差距，用于单向透射烟幕材料之中从而说明1250目玻璃态的二氧化硅能够作为主干扰药剂运用到中远距离的红外单透射烟幕。

对比实施列5～7：当烟幕的主干扰药剂二氧化硅确定后，其发烟剂的其他主要成分，对于整体效果的影响较小小，本发明提供的发烟剂可以应用于红外单透射烟幕之中。

单向透视烟幕机理，单向透视烟幕材料的前向折射率应大，使用球形烟幕粒子时，表现为良好的前向色散特性，在干扰光源的照射下能使烟幕呈现为亮墙；其次，单向透视烟幕材料应是一种在红外波段具有很好前向透射性的光学材料，在没有干扰光源时，在红外波段表现为双向可视；三是单向透视烟幕材料在红外波段反射率应极小，使用干扰光源时，使其不能影响我方的前视效果。在此基础上，基于几种不同晶型的二氧化硅(SiO₂)原料，利用其具有良好的红外透光和散射性质，探索应用于单向透射烟幕配方设计。最后利用利用OPAG33傅立叶变换红外遥测光谱仪测试其烟幕在中远距离内，烟幕位置距离变化时，透过率谱图前后有明显变化。Si0₂粒子具有良好的前向散射性能，衰减特性与粒子的粒径和形状有一定的联系。

药剂粒径的不同，对烟幕的产生有一定的影响，烟幕的施放形式主要有3种：燃烧型、爆炸型和喷洒型。实验中为了二氧化硅的有利分散和试验工作的开展，优先选择传统的燃烧模式来施放烟幕。同时产生的烟幕要满足单向红外透射烟幕的要求，在可见光波段有很好的遮蔽性能，而在红外波段具有良好的透过性。

Claims

1.一种单透向烟幕材料，其特征在于，该烟幕材料成分为：以含量20％～30％的二氧化硅作主干扰药剂，再加入70％～80％含量的发烟剂，所述的二氧化硅为玻璃态二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的单透向烟幕材料，其特征在于，所述的二氧化硅粒径为1250目。

3.根据权利要求1所述的单透向烟幕材料，其特征在于，发烟剂组成包含：六氯乙烷、六氯代苯、聚氯乙烯、高氯酸钾、高氯酸铵作为氧化剂；镁粉、锌粉作为可燃剂；氯丁橡胶、酚醛树脂、天然橡胶作为粘合剂；其中，含量分别为氧化剂40％～60％、可燃剂30％～50％、粘合剂5％～10％。

4.根据权利要求3所述的单透向烟幕材料，其特征在于，所述的发烟剂由六氯乙烷/六氯代苯含量30％～40％，高氯酸钾含量20％～30％，镁粉含量20％～30％,酚醛树脂含量5％～10％组成。

5.根据权利要求3所述的单透向烟幕材料，其特征在于，所述的发烟剂由六氯乙烷/六氯代苯含量40％～60％，锌粉含量30％～50％，氯丁橡胶含量5％～10％所组成。

6.根据权利要求3所述的单透向烟幕材料，其特征在于，所述的发烟剂由聚氯乙烯含量40％～60％，镁粉含量30％～50％，天然橡胶含量5％～10％组成。

7.根据权利要求1～6任一项所述的烟幕材料制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

8.根据权利要求7所述的烟幕材料制备方法，其特征在于，所述的溶剂为无水乙醇，干燥温度为50℃。

9.根据权利要求7所述的烟幕材料制备方法，其特征在于，所述的硝化棉与二氧化硅的质量比为1：4。