CN112937029B - 一种三明治结构红外隐身复合材料 - Google Patents

一种三明治结构红外隐身复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三明治结构红外隐身复合材料，包括低红外发射率织物层和隔热层，所述隔热层固定在上下两层低红外发射率织物层的相邻面之间，所述低红外发射率织物层为采用涤纶长丝作为经纱，镀银尼龙长丝作为纬纱的机织物，所述隔热层为SiO2气凝胶隔热涂层，利用具有极低的发射率的金属银，使得复合材料的表面具有较低的发射率，利用具有低导热系数和一定红外吸收功能的SiO2气凝胶隔热涂层，使得复合材料在高温情况下仍然保持较好的隔热性能，在两者的协同作用下，能够在伪装高温目标时有效降低目标的红外辐射强度，并且在目标温度为50℃时，使其表面辐射温度与周围环境相差2～5℃左右，保持较好的隐身性能，整个工艺过程清洁无污染。

Description

一种三明治结构红外隐身复合材料
【技术领域】
本发明涉及热红外隐身的技术领域，特别是一种三明治结构红外隐身复合材料的技术领域。
【背景技术】
红外隐身技术是指通过降低目标红外辐射特征，减小目标与环境的辐射强度差，从而使红外探测仪不能或不易侦查到目标单位，在军事伪装领域之中有着广泛的应用。目标红外辐射强度主要取决于其表面发射率和温度。目前，红外隐身技术在纺织品方面的应用主要是采用低发射率纤维制成织物或者在织物表面涂覆低发射率涂料。这些技术在低温情况下具有一定的红外隐身效果，但随着目标温度的逐渐提高，红外隐身材料便不再具备良好的伪装效果。为了对这种情况进行改善，有必要制备出一种兼具低红外发射率和隔热性能的纺织复合材料，从而实现在高温情况下使目标仍然保持较好的红外伪装。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种三明治结构红外隐身复合材料，兼具低红外发射率和良好的隔热性能，能够在高温情况下仍然保持良好的红外隐身性能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种三明治结构红外隐身复合材料，包括低红外发射率织物层和隔热层，所述隔热层固定在上下两层低红外发射率织物层的相邻面之间，所述低红外发射率织物层为采用涤纶长丝作为经纱，镀银尼龙长丝作为纬纱的机织物，所述隔热层为SiO2气凝胶隔热涂层。
作为优选，所述低红外发射率织物层的组织结构为平纹。
作为优选，所述低红外发射率织物层的经密为900～1300根/10cm，纬密为250～350根/10cm。
作为优选，所述涤纶长丝的线密度为45～65Tex，所述镀银尼龙长丝的线密度为130～180Tex。
作为优选，所述SiO2气凝胶隔热涂层由重量比例为1～4份的改性SiO2气凝胶粉末、25～35份的成膜剂以及5～7份的固化剂固化形成。其中，环氧树脂与固化剂重量比例优选为5：1。
作为优选，所述成膜剂为E51环氧树脂，所述固化剂为593固化剂。
作为优选，所述改性SiO2气凝胶粉末由重量比例为1～4份的SiO2气凝胶粉末在PH为4.5～5，温度为50～60℃的条件下经0.8～1.2份的硅烷偶联剂改性处理而得。
作为优选，所述硅烷偶联剂为KH560硅烷偶联剂。
作为优选，所述SiO2气凝胶粉末的粒径为15～100μm，孔隙率为90～95％。
作为优选，所述隔热层和上下两层低红外发射率织物层之间通过热压复合连接。
本发明的有益效果：
本发明采用涤纶长丝作为经纱，镀银尼龙长丝作为纬纱并相互交织得到低红外发射率织物层，再在上下两层低红外发射率织物层之间设置一层SiO2气凝胶隔热涂层作为隔热层，利用具有极低的发射率的金属银，使得复合材料的表面具有较低的发射率，利用具有低导热系数和一定红外吸收功能的SiO2气凝胶隔热涂层，使得复合材料在高温情况下仍然保持较好的隔热性能，在两者的协同作用下，能够在伪装高温目标时有效降低目标的红外辐射强度，并且在目标温度为50℃时，使其表面辐射温度与周围环境相差2～5℃左右，保持较好的隐身性能，整个工艺过程清洁无污染，可广泛应用于军事伪装领域之中，如飞机、舰艇及武器装备等需要红外隐身的部位。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是三明治结构红外隐身复合材料的结构示意图；
图2是改性前后SiO2气凝胶粉末的红外光谱对比图；
图3是低红外发射率织物层和隔热层的热压成型示意图；
图4是实施例1所制备的三明治结构红外隐身复合材料的热红外成像图；
图5是实施例2所制备的三明治结构红外隐身复合材料的热红外成像图；
图6是实施例3所制备的三明治结构红外隐身复合材料的热红外成像图；
图中：1-低红外发射率织物层、2-隔热层、3-聚酰亚胺薄膜、4-模具下板、5-模具上盖板、6-垫片。
【具体实施方式】
实施例一：
a)织物制备：
采用涤纶作为经纱，镀银尼龙长丝作为纬纱，并上机制得到低红外发射率织物层1。
其中，低红外发射率织物层1的组织结构为平纹；低红外发射率织物层1的经密为1100根/10cm，纬密为300根/10cm；涤纶的线密度为56Tex，镀银尼龙长丝的线密度为156Tex。
b)涂料制备：
首先，称取4g的粒径为15μm，孔隙率为90～95％的SiO2气凝胶粉末，加入55ml的乙醇，并在常温下利用超声波清洗器超声分散30min，得到均匀悬浮液。接着，加入少量醋酸并调节PH为5。随后，继续加入1g的KH560硅烷偶联剂，并在水浴锅50℃下搅拌30min，使其充分反应，对SiO2气凝胶粉末改性处理，从而得到改性SiO2气凝胶粉末。接下来，向溶液中加入30g的E51环氧树脂，并在水浴锅70℃下一直搅拌至酒精基本烘干，再加入6g的593固化剂，并搅拌15min，从而得到质地均匀的隔热涂料。由该隔热涂料所形成的隔热层2的导热系数为0.0584W/m·K。
其中，在选用SiO2气凝胶粉末作为功能填料，环氧树脂作为成膜剂时，先在酸性条件下加入硅烷偶联剂对SiO2气凝胶粉末进行改性处理是为了改善SiO2气凝胶粉末对环氧树脂的亲和力，以提高其在涂层中的分散性。改性前后的SiO2气凝胶粉末的红外光谱如图2所示。
c)热压复合：
如图3所示，将步骤b)中所制备的隔热涂料均匀涂覆在两块10cm×10cm的步骤a)所制备的低红外发射率织物层1的相邻面之间。再在位于上层的低红外发射率织物层1的顶面和位于下层的低红外发射率织物层1的底面分别放置一层聚酰亚胺薄膜3。接着，采用BL109R半自动平板硫化机，在压力为1MPa，温度为160℃的条件下热压5min，得到成品。
如图4所示，在目标温度为50℃时，使用实施例一所制备的三明治结构红外隐身复合材料伪装目标，红外辐射温度与周围环境相差3.3℃左右。
实施例二：
称取3g的粒径为50μm，孔隙率为90～95％的SiO2气凝胶粉末，加入56ml的乙醇，并在常温下利用超声波清洗器超声分散25min，得到均匀悬浮液。接着，加入少量醋酸并调节PH为5。随后，继续加入0.8g的KH560硅烷偶联剂，并在水浴锅50℃下搅拌30min，使其充分反应，对SiO2气凝胶粉末改性处理，从而得到改性SiO2气凝胶粉末。接下来，向溶液中加入30g的E51环氧树脂，并在水浴锅70℃下一直搅拌至酒精基本烘干，再加入6g的593固化剂，并搅拌15min，从而得到质地均匀的隔热涂料。由该隔热涂料所形成的隔热层2的导热系数为0.07871W/m·K。
其他同实施例一。
如图5所示，在目标温度为50℃时，使用实施例二所制备的三明治结构红外隐身复合材料伪装目标，红外辐射温度与周围环境相差2℃左右。
实施例三：
称取3g的粒径为100μm，孔隙率为90～95％的SiO2气凝胶粉末，加入60ml的乙醇，并在常温下利用超声波清洗器超声分散28min，得到均匀悬浮液。接着，加入少量醋酸并调节PH为4.8。随后，继续加入0.8g的KH560硅烷偶联剂，并在水浴锅50℃下搅拌30min，使其充分反应，对SiO2气凝胶粉末改性处理，从而得到改性SiO2气凝胶粉末。接下来，向溶液中加入30g的E51环氧树脂，并在水浴锅70℃下一直搅拌至酒精基本烘干，再加入6g的593固化剂，并搅拌15min，从而得到质地均匀的隔热涂料。由该隔热涂料所形成的隔热层2的导热系数为0.07997W/m·K。
其他同实施例一。
如图6所示，在目标温度为50℃时，使用实施例二所制备的三明治结构红外隐身复合材料伪装目标，红外辐射温度与周围环境相差3.7℃左右。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：包括低红外发射率织物层（1）和隔热层（2），所述隔热层（2）固定在上下两层低红外发射率织物层（1）的相邻面之间，所述低红外发射率织物层（1）为采用涤纶长丝作为经纱，镀银尼龙长丝作为纬纱的机织物，所述隔热层（2）为SiO2气凝胶隔热涂层，所述SiO2气凝胶隔热涂层由重量比例为1～4份的改性SiO2气凝胶粉末、25～35份的成膜剂以及5～7份的固化剂固化形成，所述改性SiO2气凝胶粉末由重量比例为1～4份的SiO2气凝胶粉末在pH为4.5～5，温度为50～60℃的条件下经0.8～1.2份的硅烷偶联剂改性处理而得。
2.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述低红外发射率织物层（1）的组织结构为平纹。
3.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述低红外发射率织物层（1）的经密为900～1300根/10cm，纬密为250～350根/10cm。
4.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述涤纶长丝的线密度为45～65Tex，所述镀银尼龙长丝的线密度为130～180Tex。
5.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述成膜剂为E51环氧树脂，所述固化剂为593固化剂。
6.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH560硅烷偶联剂。
7.如权利要求1所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述SiO2气凝胶粉末的粒径为15～100μm，孔隙率为90～95%。
8.如权利要求1至7中任一项所述的一种三明治结构红外隐身复合材料，其特征在于：所述隔热层（2）和上下两层低红外发射率织物层（1）之间通过热压复合连接。
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