CN113230990A - 一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊及其制备方法和应用，所述微胶囊按重量份包括以下原料：8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物，27份二甲基甲酰胺，3～6份石蜡，0.5～2.5份电磁波吸收剂，0.1份羟基纤维素，10份去离子水。本发明利用微胶囊技术将相变材料和电磁波吸收材料结合，解决了隐身材料仅仅具有单一红外隐身或者雷达隐身的弊端。制备的微胶囊材料兼具红外和雷达隐身功能，并且使用方便，可以直接喷涂到军事目标上取得很好的隐身效果。
Description
技术领域
本发明属于材料工程技术领域，具体涉及一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊及其制备方法和应用。
背景技术
在众多军事行动中，通常是采用雷达、红外等探测技术来提高目标识别能力，使单一的隐身技术不能满足需求，因此开发多功能隐身材料具有重要的市场前景。目前的隐身材料往往是功能单一，需要通过红外隐身材料、雷达隐身材料等组合才能达到多功能隐身的要求，制备的产品通常是厚重的。而随着微胶囊技术和纳米技术的发展，制备出一种多功能隐身材料有了可能。
纳米四氧化三铁、氧化石墨烯和四氧化三铁插层氧化石墨烯具有很强的电磁波吸收效果，但是当与红外隐身材料铜、铝等金属材料使用时存在着性能相互影响的缺陷，限制了红外、雷达隐身一体化材料的发展。而部分高分子相变材料可以有效的解决这一问题，石蜡是一种具有低成本、透波性好、相变潜热大、相变温度范围广的相变材料，同时石蜡与四氧化三铁、炭黑、石墨烯等相容性好，通过合适的工艺可以制备出性能优异的红外和雷达隐身材料，但现有技术中明显缺乏相应的技术。
专利申请CN106147720A公开了一种低发射率、多相变点红外相变微胶囊及其制备方法，虽然该专利申请同样采用了石蜡来制备红外相变微胶囊材料，但本发明制备的材料兼具电磁波吸收功能，同时最终微胶囊的成型方式有很大的区别。
专利申请CN101870861A公开了一种红外磁性相变材料及其制备方法，其描述了一种采用石蜡、铁氧体、聚苯胺等材料制备红外磁性相变材料的方法，但是其存在制备工序复杂、最终产品成型方式单一的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊及其制备方法和应用，利用微胶囊技术将石蜡和纳米吸波剂包覆起来，制备兼具红外、雷达隐身功能的材料，然后喷涂在建筑工事、坦克等需要伪装的军事目标表面，达到隐身的目的，产品具有广阔的应用前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊，按重量份包括以下原料：8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物，27份二甲基甲酰胺，3～6份石蜡，0.5～2.5份电磁波吸收剂，0.1份羟基纤维素，10份去离子水。
优选地，所述电磁波吸收剂为纳米级别的少层氧化石墨烯、四氧化三铁、四氧化三铁插层石墨烯中的一种或以上。
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物溶解到15份的二甲基甲酰胺溶剂中，配备溶液S1；
步骤2)将3～6份石蜡、0.5～2.5份电磁波吸收剂、0.1份羟基纤维素加入到10份的二甲基甲酰胺溶剂中，充分搅拌乳化，制备溶液S2；
步骤3)将S2溶液加入到S1溶液中，其中，S1溶液与S2溶液的体积比为1:1，充分搅拌，得到混合溶液S3；
步骤4)将2份的二甲基甲酰胺溶解到10份去离子水中，配备溶液S4；
步骤5)将S3通过高压高温喷雾器喷雾到S4溶液中，即制得所述兼具红外、雷达隐身的微胶囊。
优选地，步骤2)所述搅拌的温度为50～70℃。
优选地，步骤3)所述搅拌的温度为70℃。
优选地，步骤5)所述喷雾的温度为80℃。
优选地，步骤5)所述S4溶液的温度为30℃。
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊在制备红外、雷达隐身材料中的应用。
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊应用于军事目标的红外、雷达隐身。
优选地，将所述微胶囊材料喷涂到目标物上。
本发明的有益效果如下：
1、相比于专利申请CN106147720A，本发明通过高压高温喷雾的方式可以控制好胶囊大小、减少制备工序，同时提高包覆率。
2、相比于专利申请CN101870861A，本发明采用了电磁波吸收性能更好的石墨烯材料，同时采用了高压高温喷雾的方式可以控制好胶囊大小、减少制备工序，同时提高产品的包覆率。
3、本发明利用微胶囊技术将相变材料和电磁波吸收材料结合，解决了隐身材料仅仅具有单一红外隐身或者雷达隐身的弊端。制备的微胶囊材料兼具红外和雷达隐身功能，并且使用方便，可以直接喷涂到军事目标上取得很好的隐身效果。石蜡是一种普遍应用的相变材料，熔点在47～64℃范围内，比热容较大。纳米石墨烯、纳米四氧化三铁、纳米炭黑等纳米材料是一种良好的电磁波吸收材料，特别是在8～18GHz范围内都能取得良好的电磁波损耗效果。石蜡与纳米石墨烯、纳米四氧化三铁、纳米炭黑的结合对于相互间的功能互不影响。相比较现有单一功能的隐身材料，本发明的微胶囊材料具有在远红外吸收，以及在8～18GHz雷达波段内具有良好的电磁波吸收性能，弥补了目前市场产品功能单一的缺点。
附图说明
图1为实施例1制得的微胶囊的SEM图；
图2为实施例1制得的微胶囊喷涂面料的人体手部热红外成像；
图3为实施例1制得的微胶囊喷涂面料的电磁波损耗测试的3D曲面图；
图4为实施例2制得的微胶囊喷涂面料的人体手部热红外成像；
图5为实施例2制得的微胶囊喷涂面料的电磁波损耗测试的3D曲面图；
图6为实施例3制得的微胶囊喷涂面料的人体手部热红外成像；
图7为实施例3制得的微胶囊喷涂面料的电磁波损耗测试的3D曲面图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊，按重量份包括以下原料：8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物，27份二甲基甲酰胺，3～6份石蜡，0.5～2.5份电磁波吸收剂，0.1份羟基纤维素，10份去离子水。
上述的电磁波吸收剂为纳米级别的少层氧化石墨烯、四氧化三铁、四氧化三铁插层石墨烯中的一种或以上。
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，具体步骤如下：
(1)将10g聚氨酯溶解到15g的二甲基甲酰胺溶剂中，配备溶液S1。
(2)将3g石蜡、0.5g少层氧化石墨烯、2g四氧化三铁、0.1g羟基纤维素加入到10g的二甲基甲酰胺溶剂中，在50℃下充分搅拌乳化，制备溶液S2。
(3)将5mL的S2溶液加入到5mL的S1溶液中，在70℃下充分搅拌，得到混合溶液S3。
(4)将2g的二甲基甲酰胺溶解到10g去离子水中，配备溶液S4。
(5)将S3通过高压高温喷雾器在80℃下喷雾到30℃的S4溶液中，得到微胶囊颗粒，其结构如图1所示。
经测试，本实施例制得的微胶囊材料，相变焓高达85.1J/g，在3～15μm红外波段具有超低红外透过率，喷涂面料的热红外成像测试，防护效果良好，如图2所示。通过介电常数测试及模拟，通过厚度的调整在6～18GHz范围内都能达到-5dB以下的吸收效率，如图3所示。
实施例2
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，具体步骤如下：
(1)将8g聚丙烯腈溶解到15g的二甲基甲酰胺溶剂中，配备溶液S1。
(2)将5g石蜡、0.5g四氧化三铁插层氧化石墨烯、0.1g羟基纤维素加入到10g的二甲基甲酰胺溶剂中，在60℃下充分搅拌乳化，制备溶液S2。
(3)将5mL的S2溶液加入到5mL的S1溶液中，在70℃下充分搅拌，得到混合溶液S3。
(4)将2g的二甲基甲酰胺溶解到10g去离子水中，配备溶液S4。
(5)将S3通过高压高温喷雾器在80℃下喷雾到30℃的S4溶液中，得到微胶囊颗粒。
经测试，本实施例制得的微胶囊材料，相变焓高达102.1J/g，在3～15μm红外波段具有超低红外透过率，喷涂面料的热红外成像测试，防护效果好，如图4所示。通过介电常数测试及模拟，通过厚度的调整在6～18GHz范围内都能达到-5dB以下的吸收效率，如图5所示。
实施例3
一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，具体步骤如下：
(1)将10g聚氨酯溶解到15g的二甲基甲酰胺溶剂中，配备溶液S1。
(2)将6g石蜡、1g四氧化三铁插层氧化石墨烯、0.1g羟基纤维素加入到10g的二甲基甲酰胺溶剂中，在70℃下充分搅拌乳化，制备溶液S2。
(3)将5mL的S2溶液加入到5mL的S1溶液中，在70℃下充分搅拌，得到混合溶液S3。
(4)将2g的二甲基甲酰胺溶解到10g去离子水中，配备溶液S4。
(5)将S3通过高压高温喷雾器在80℃下喷雾到30℃的S4溶液中，得到微胶囊颗粒。
经测试，本实施例制得的微胶囊材料，相变焓高达105.1J/g，在3～15μm红外波段具有超低红外透过率，喷涂面料的热红外成像测试，防护效果好，如图6所示。通过介电常数测试及模拟，通过厚度的调整在6～18GHz范围内都能达到-5dB以下的吸收效率，如图7所示。
Claims (10)
1.一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊，其特征在于，按重量份包括以下原料：8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物，27份二甲基甲酰胺，3～6份石蜡，0.5～2.5份电磁波吸收剂，0.1份羟基纤维素，10份去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊，其特征在于，所述电磁波吸收剂为纳米级别的少层氧化石墨烯、四氧化三铁、四氧化三铁插层石墨烯中的一种或以上。
3.权利要求1所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将8～10份聚丙烯腈、聚氨酯或两者混合物溶解到15份的二甲基甲酰胺溶剂中，配备溶液S1；
步骤2)将3～6份石蜡、0.5～2.5份电磁波吸收剂、0.1份羟基纤维素加入到10份的二甲基甲酰胺溶剂中，充分搅拌乳化，制备溶液S2；
步骤3)将S2溶液加入到S1溶液中，其中，S1溶液与S2溶液的体积比为1:1，充分搅拌，得到混合溶液S3；
步骤4)将2份的二甲基甲酰胺溶解到10份去离子水中，配备溶液S4；
步骤5)将S3通过高压高温喷雾器喷雾到S4溶液中，即制得所述兼具红外、雷达隐身的微胶囊。
4.根据权利要求3所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤2)所述搅拌的温度为50～70℃。
5.根据权利要求3所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤3)所述搅拌的温度为70℃。
6.根据权利要求3所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤5)所述喷雾的温度为80℃。
7.根据权利要求3所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤5)所述S4溶液的温度为30℃。
8.权利要求1所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊在制备红外、雷达隐身材料中的应用。
9.权利要求1所述的一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊应用于军事目标的红外、雷达隐身。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，将所述微胶囊材料喷涂到目标物上。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022262103A1 (zh) * | 2021-06-15 | 2022-12-22 | 南通大学 | 一种兼具红外、雷达隐身的微胶囊及其制备方法和应用 |
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| WO2022262103A1 (zh) | 2022-12-22 |
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