CN109263170A - 一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板，包括设置在表层用于吸收雷达波的第一碳纤维板，以及设置在下层的第二碳纤维板，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间设置有防红外探测层，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间还设置有防红外聚酯纤维。
Description
技术领域
本申请涉及隐身材料技术领域，尤其涉及一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板。
背景技术
伪装就是改变目标本身的原特征信息，降低或消除目标的可探测特征，实现目标的“隐真”；或模拟目标的可探测特征，仿制假目标以“示假”，从而达到保全自我的目的。现代空间和地面侦察技术手段日新月异，对地球表面可视物体的分辨能力，已达到足以识别分辨地面上主要活动目标的能力，地面上的有军事价值的目标，都可能遭受敌方全天候、全时空、多谱段的侦察与监视。
发明内容
本发明旨在提供一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板，包括设置在表层用于吸收雷达波的第一碳纤维板，以及设置在下层的第二碳纤维板，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间设置有防红外探测层，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间还设置有防红外聚酯纤维。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本发明的的防红外探测层优选金属板，并将金属板弯折成波纹状，不仅能够增强防红外探测效果，同时还便于加工制造，提高生产效率，降低生产成本。
2、本发明的聚酯纤维为防红外聚酯纤维，第一聚酯母粒和第二聚酯母粒能够协同发挥作用，对于红外线的吸收和反射均意料不到的大大提高；
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明多谱隐身复合板的结构示意图。
其中，1-第一碳纤维板；2-第二碳纤维板；3-防红外探测层。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
参见图1，本申请的实施例涉及一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板，其包括设置在表层用于吸收雷达波的第一碳纤维板1，以及设置在下层的第二碳纤维板2，所述第一碳纤维板1与所述第二碳纤维板2之间设置有防红外探测层3，所述防红外探测层3为金属板，所述防红外探测层3与所述第一碳纤维板1、所述第二碳纤维板2粘接连接，所述防红外探测层3弯折成波纹状，所述第一碳纤维板1与所述金属板的波峰固定连接，所述第二碳纤维板2与金属板的波谷固定连接，并形成一体机构。
所述金属板可以根据需要选择模拟的民用车辆或工程装备同类型外壳的金属材料，所述第一碳纤维板1、第二碳纤维板2、防红外探测层3的厚度，以及整体碳纤维多谱伪装复合板材的厚度均可根据实际需要任意设计调整。本发明的基于碳纤维的多谱隐身复合板可设计成模块化、规格化和折叠式，具有重量轻、强度高、组装易、分解快、适用范围广和伪装效果好等优点。
在其它实施例中，所述金属板与所述第一碳纤维板1、第二碳纤维板2之间还可以采用其它固定连接形式，如铆接、焊接等。
在优选实施例中，在第一碳纤维板1与所述第二碳纤维板2之间还设有防红外聚酯纤维，所述防红外聚酯纤维填充在所述防红外探测层3的波峰与波谷之间。该聚酯纤维是以聚酯切片、第一聚酯母粒和第二聚酯母粒经熔融混纺制备得到的。通过将聚酯切片、第一聚酯母粒和第二聚酯母粒熔融混纺，第一聚酯母粒和第二聚酯母粒能够协同发挥作用，对于红外线的吸收和反射均意料不到的大大提高，从而增强了聚酯纤维的防透视效果。可实施的，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为12～15％、9-14％，余量为聚酯切片。优选地，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为13％、12％，余量为聚酯切片。
第一聚酯母粒是将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经造粒得到的，其中，在含量方面，第一聚酯母粒中粉体Ⅰ的质量占比为24％。
该粉体Ⅰ是由ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土经研磨、煅烧组成。对于0.6eV(波长为2微米)的高能光波，ZrC能够很好的吸收并将其转换为热能，对于能量低于0.6eV光波则被反射；由于近红外辐射的光子能量为0.5～1.8eV，所以大部分的近红外光线都能够被ZrC所吸收，因此，该粉体Ⅰ中ZrC对于红外线起到积极的吸收效果；此外，粉体Ⅰ中还包括MnO2、Fe3O4和膨润土，其中膨润土作为缓冲剂，其能够将上述物质构成复合红外吸收剂，对于较宽频率范围内的红外线具有意料不到的吸收效果。
其中，粉体Ⅰ的质量配比：ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土的质量份数分别为20份、5份、7份、16份；
其中，ZrC粉体的粒径为300-500nm；MnO2的粒径为200nm；Fe3O4的粒径为500nm；膨润土的粒径为1～2μm。
第二聚酯母粒是将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经造粒得到的，其中，在含量方面，第二聚酯母粒中粉体Ⅱ的质量占比为30％。
该粉体Ⅱ中包括ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体，其是将上述粉体经研磨、煅烧组成的；其中，该ZrO2-TiO2粉体为核壳结构，ZrO2粒子为核结构，表面覆有TiO2粒子聚集体。二氧化钛是一种重要的半导体材料，具有独特的性质，其在抗菌消毒、废水处理、防雾及自清洁功能以及空气净化方面应用广泛，本申请中，采用微乳液法制备核壳结构的ZrO2-TiO2微球，然后将其与ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体构成粉体Ⅱ，然后制备得到第二聚酯母粒，其中，该核壳结构的ZrO2-TiO2微球对于红外线具有较强的反射效果，其与ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体综合作用，对于红外线的反射能力大大提高，并且，结合第一聚酯母粒，从近红外线的反射和吸收方面共同发挥作用，同时提高纤维对于近红外线的吸收和反射，起到了意料不到的防红外透视功能。
其中，粉体Ⅱ的质量配比：ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体的质量份数分别为10份、6份、3份、4份；
其中，ZnO粉体的粒径为50nm；SnO2粉体的粒径为50nm；In2O3粉体的粒径为30nm；ZrO2-TiO2粉体的粒径为2～5μm。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
如下为本发明所述聚酯纤维的制备过程：
S1、按照质量比例，将ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:4的浆液，并加入0.3％的硅烷偶联剂，于滚动球磨机研磨30小时，然后在440℃煅烧4.5h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅰ；
S2、将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第一聚酯母粒；
S3、首先，制备水相：将1.2g的OP-10乳化剂与0.6g的十二烷基硫酸钠溶于300g去离子水中，在高速搅拌机中搅拌均匀，得到所需水相；然后，制备油相：将2.4g的乙酰乙酸乙酯、6.4g的钛酸四正丁酯及11g的正辛醇混合，并在室温下搅拌均匀，得到所需油相；在油相溶液中加入1g ZrO2粒子，搅拌均匀；然后将油相溶液倒入水相溶液中，持续搅拌乳化，并在室温下搅拌24h，反应结束后，真空抽滤、洗涤，于180℃煅烧2h后得到所述ZrO2-TiO2粉体；
S4、按照质量比例，将ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:6的浆液，并加入0.5％的十二烷基硫酸钠，于滚动球磨机研磨20小时，然后在410℃煅烧3h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅱ；将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第二聚酯母粒；
S5、称取第一聚酯母粒和第二聚酯母粒与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
其中，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为12％、9％，余量为聚酯切片。红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为4.7％。
实施例2
如下为本发明所述聚酯纤维的制备过程：
S1、按照质量比例，将ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:4的浆液，并加入0.3％的硅烷偶联剂，于滚动球磨机研磨30小时，然后在440℃煅烧4.5h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅰ；
S2、将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第一聚酯母粒；
S3、首先，制备水相：将1.2g的OP-10乳化剂与0.6g的十二烷基硫酸钠溶于300g去离子水中，在高速搅拌机中搅拌均匀，得到所需水相；然后，制备油相：将2.4g的乙酰乙酸乙酯、6.4g的钛酸四正丁酯及11g的正辛醇混合，并在室温下搅拌均匀，得到所需油相；在油相溶液中加入1g ZrO2粒子，搅拌均匀；然后将油相溶液倒入水相溶液中，持续搅拌乳化，并在室温下搅拌24h，反应结束后，真空抽滤、洗涤，于180℃煅烧2h后得到所述ZrO2-TiO2粉体；
S4、按照质量比例，将ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:6的浆液，并加入0.5％的十二烷基硫酸钠，于滚动球磨机研磨20小时，然后在410℃煅烧3h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅱ；将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第二聚酯母粒；
S5、称取第一聚酯母粒和第二聚酯母粒与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
其中，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为15％、14％，余量为聚酯切片。红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为6.4％。
实施例3
如下为本发明所述聚酯纤维的制备过程：
S1、按照质量比例，将ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:4的浆液，并加入0.3％的硅烷偶联剂，于滚动球磨机研磨30小时，然后在440℃煅烧4.5h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅰ；
S2、将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第一聚酯母粒；
S3、首先，制备水相：将1.2g的OP-10乳化剂与0.6g的十二烷基硫酸钠溶于300g去离子水中，在高速搅拌机中搅拌均匀，得到所需水相；然后，制备油相：将2.4g的乙酰乙酸乙酯、6.4g的钛酸四正丁酯及11g的正辛醇混合，并在室温下搅拌均匀，得到所需油相；在油相溶液中加入1g ZrO2粒子，搅拌均匀；然后将油相溶液倒入水相溶液中，持续搅拌乳化，并在室温下搅拌24h，反应结束后，真空抽滤、洗涤，于180℃煅烧2h后得到所述ZrO2-TiO2粉体；
S4、按照质量比例，将ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:6的浆液，并加入0.5％的十二烷基硫酸钠，于滚动球磨机研磨20小时，然后在410℃煅烧3h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅱ；将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第二聚酯母粒；
S5、称取第一聚酯母粒和第二聚酯母粒与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
其中，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为13％、12％，余量为聚酯切片。红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为4.6％。
实施例4
本实施例在实施例1基础上，不同之处在于，所述粉体Ⅱ中未包含ZrO2-TiO2粉体。
其中，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为13％、12％，余量为聚酯切片。红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为8.9％。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板，其特征在于，包括设置在表层用于吸收雷达波的第一碳纤维板，以及设置在下层的第二碳纤维板，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间设置有防红外探测层，所述第一碳纤维板与所述第二碳纤维板之间还设置有防红外聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的隐身复合板，其特征在于，所述防红外探测层为金属板，所述防红外探测层弯折成波纹状；所述第一碳纤维板与所述金属板的波峰固定连接，所述第二碳纤维板与金属板的波谷固定连接，并形成一体机构；所述防红外聚酯纤维填充在所述防红外探测层的波峰与波谷之间。
3.根据权利要求2所述的隐身复合板，其特征在于，所述防红外探测层与所述第一碳纤维板、所述第二碳纤维板粘接连接。
4.根据权利要求1所述的隐身复合板，其特征在于，所述防红外聚酯纤维是以聚酯切片、第一聚酯母粒和第二聚酯母粒经熔融混纺制备得到的且，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为12～15％、9-14％，余量为聚酯切片。
5.根据权利要求4所述的隐身复合板，其特征在于，在熔融混纺过程中，所述第一聚酯母粒和第二聚酯母粒的质量占比分别为13％、12％，余量为聚酯切片。
6.根据权利要求4所述的隐身复合板，其特征在于，所述第一聚酯母粒是将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经造粒得到的，其中，在含量方面，第一聚酯母粒中粉体Ⅰ的质量占比为24％。
7.根据权利要求6所述的隐身复合板，其特征在于，所述粉体Ⅰ是由ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土经研磨、煅烧组成。
8.根据权利要求4所述的隐身复合板，其特征在于，所述第二聚酯母粒是将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经造粒得到的，其中，在含量方面，第二聚酯母粒中粉体Ⅱ的质量占比为30％。
9.根据权利要求8所述的隐身复合板，其特征在于，所述粉体Ⅱ中包括ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体，其是将上述粉体经研磨、煅烧组成的；其中，该ZrO2-TiO2粉体为核壳结构，ZrO2粒子为核结构，表面覆有TiO2粒子聚集体。
10.根据权利要求4所述的隐身复合板，其特征在于，所述聚酯纤维的制备过程：
S1、按照质量比例，将ZrC粉体、MnO2、Fe3O4和膨润土通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:4的浆液，并加入0.3％的硅烷偶联剂，于滚动球磨机研磨30小时，然后在440℃煅烧4.5h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅰ；
S2、将粉体Ⅰ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第一聚酯母粒；
S3、首先，制备水相：将1.2g的OP-10乳化剂与0.6g的十二烷基硫酸钠溶于300g去离子水中，在高速搅拌机中搅拌均匀，得到所需水相；然后，制备油相：将2.4g的乙酰乙酸乙酯、6.4g的钛酸四正丁酯及11g的正辛醇混合，并在室温下搅拌均匀，得到所需油相；在油相溶液中加入1g ZrO2粒子，搅拌均匀；然后将油相溶液倒入水相溶液中，持续搅拌乳化，并在室温下搅拌24h，反应结束后，真空抽滤、洗涤，于180℃煅烧2h后得到所述ZrO2-TiO2粉体；
S4、按照质量比例，将ZrO2-TiO2粉体、ZnO粉体、SnO2粉体和In2O3粉体通过球磨机研磨混合，然后将混合粉体与刚玉球、水配成1:1:6的浆液，并加入0.5％的十二烷基硫酸钠，于滚动球磨机研磨20小时，然后在410℃煅烧3h，煅烧的粉体经分散、粉碎、研磨，得到粉体Ⅱ；将粉体Ⅱ与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到第二聚酯母粒；
S5、称取第一聚酯母粒和第二聚酯母粒与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
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| CN201811019443.XA CN109263170A (zh) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | 一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板 |
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| CN201811019443.XA Pending CN109263170A (zh) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | 一种基于碳纤维的宽谱隐身复合板 |
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| CN (1) | CN109263170A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110356054A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-10-22 | 扬州市谢桥蓬布有限公司 | 一种轻型多功能隐身防火篷布及其该篷布的制备方法 |
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2018
- 2018-09-03 CN CN201811019443.XA patent/CN109263170A/zh active Pending
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