CN114479414A - 一种改性pc红外隐形片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性PC红外隐形片及制备方法，所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：红外纳米粉体A 3份‑5份、红外纳米粉体B 5份‑8份、分散剂1份‑2份、润滑剂1份‑2份、增塑剂60份‑80份，聚碳酸酯(PC)母粒1000份；所述红外纳米粉体A在近红外区域具有强吸收特性，在可见光区域具有高透过率；所述红外纳米粉体B能有效的阻隔红外和紫外辐射，对可见光的吸收率极弱。所述改性PC红外隐形镜片能够屏蔽热像仪捕获的中远红外波段的红外线，减少了红外隐形镜片背后目标在相应波长范围内的辐射，使目标辐射在红外探测器工作波段的电磁波的透射率降低或为零，进而有效地降低目标的红外暴露，从而达到隐身的目的。
Description
技术领域
本发明涉及红外隐形技术领域，尤其是一种改性PC红外隐形片及制备方法。
背景技术
人眼及周围的肌肉都会向外辐射电磁波，尽管在不同使用状态和不同部位所辐射的波长不同，都包括在红外波长的范围内。红外线探测器就是利用这种辐射热效应实现对目标的探测。即通过接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号或可视的图像，来侦测物体的存在，从而实现对目标的探测。
目前，红外成像系统的温度分辨率已经达到了0.1K，空间分辨率也很高，伪装后的目标和背景的细微差异都可能会随着温度的变化而变得非常明显，因此，红外隐形片的制造属于高端智能装备技术。
我国红外隐形片大都是采购美国oakley等公司的产品，成本极其高昂，特别是一些国家出于国防技术的保密需求，将这类具有军备用途的高端产品也被限制销往我国。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种改性PC红外隐形片，通过各原料搭配，实现红外隐形效果。由改性PC红外隐形片挤出造粒得到的改性PC粒子制得的红外隐形片，在780-2000nm波长范围内具有红外隐形功能，无机纳米粉末分散均匀，造粒后粒子透明度高。在780nm～2000nm处红外吸收可达到90％以上，可见光透过率达到85％以上。
本发明进一步提供改性PC红外隐形片的制备方法，先获得改性PC粒子，然后采用动态变模温注塑成型，具体地，动态变模温注塑成型是根据注塑过程中塑料熔体流动偏移和不平衡现象，以及塑料熔体流动过程中流道和型腔系统产生的表面提前固化现象，应用智能控制技术，把注塑中的塑料熔体和模具的加热、流动过程的温度动态控制、低温冷却三种换热流程置于同一工艺系统内，通过动态变模温注塑快速响应控制系统，对注塑过程中塑料熔体流动状态、塑料熔体温度等参数以及模具温度变化的实时动态控制，再通过反馈系统改变塑料熔体的温度等参数，以改变塑料熔体的流动状态，使塑料熔体的流动能够按照预先设定好的路径和状态均衡流动，实现高精密塑件注塑过程的可控性以及产品质量的可控性，从而获得高精密、高品质塑件。
本发明还保护包含改性PC红外隐形镜片的眼镜，以及红外隐形头盔，这些智能装备具备的红外隐形功能，能够屏蔽热像仪捕获的中远红外波段(780nm～2000nm波段)的红外线，减少了红外隐形片背后目标在相应波长范围内的辐射，使目标辐射在红外探测器工作波段的电磁波的透射率降低或为零，进而有效地降低目标的红外暴露，从而达到隐身的目的。
具体方案如下：
一种改性PC红外隐形片，所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：
红外纳米粉体A 3份-5份、红外纳米粉体B 5份-8份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂60份-80份，聚碳酸酯(PC)母粒1000份；
其中，所述红外纳米粉体A在近红外区域，即波长780-1200nm，具有吸收特性，同时在可见光区域，即波长380-780nm，透过率≥70％；
所述红外纳米粉体B具有阻隔红外和紫外辐射的特性，同时在可见光区域，即波长380-780nm，透过率≥90％。
进一步的，所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：
红外纳米粉体A 3份-4份、红外纳米粉体B 5份-7份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂65份-72份，PC母粒1000份。
进一步的，所述红外纳米粉体A粒径为10nm-25nm，为二氧化硅纳米粉末、二氧化钛纳米粉末、三氧化二铁纳米粉末、三氧化二铝纳米粉末、氧化钨纳米粉末或钨酸铯纳米粉末中至少一种；
任选的，所述红外纳米粉体B粒径为5nm-15nm，为氧化钨纳米粉末、氧化锑纳米粉末、氧化铟纳米粉末、氧化锡纳米粉末、GTO纳米粉末、ATO纳米粉末或ITO纳米粉体中至少一种。
进一步的，所述分散剂粒径为1um-2um，为马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐、聚丙烯酸盐合成聚合物或共聚物、乙撑双硬脂酰胺粉末(EBS)、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中至少一种；
任选的，所述润滑剂为1um-2um，为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺粉末、聚乙烯蜡或低分子量聚丙烯中至少一种；
任选的，所述增塑剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚酰胺或聚乙烯中至少一种。
进一步的，所述改性PC红外隐形片具有抗红外线功能，在780nm～2000nm处红外吸收率大于等于90％，对可见光的透过率大于等于85％。
本发明还保护所述改性PC红外隐形片的制备方法，包括：按照重量份称取各原料，采用双螺杆挤出机进行造粒，得到改性PC粒子；然后将所述改性PC粒子，采用动态变模温注塑成型，制成所述改性PC红外隐形片。
进一步的，所述双螺杆挤出机的料筒分区分段加热，料筒加热温度为220℃-280℃，挤出温度<280℃，螺杆转速400rpm-600rpm。
本发明还保护所述改性PC粒子在红外隐形领域的应用。
本发明还保护一种红外隐形眼镜，包含所述改性PC红外隐形片。
本发明还保护一种红外隐形头盔，包含所述改性PC红外隐形片。
有益效果：
本发明中，所述改性PC红外隐形片搭配，经造粒后得到的改性PC粒子具有红外隐形功能，在780nm～2000nm处红外吸收率大于等于90％，对可见光的透过率大于等于85％，可运用于红外隐形镜片、目镜及头盔等智能装备，具有较好的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提供的工艺流程图。
具体实施方式
下面给出本发明中使用的部分术语的定义，其他未述及的术语具有本领域所公知的定义和含义：
PC母粒：聚碳酸酯母粒，具有独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点，其中光学级的聚碳酸酯(PC)常用于各类光学透镜、防护玻璃等的制造，但并不限于该类材料。
红外纳米粉体A：为新型的无机纳米材料，是一种透明红外纳米粉体，对近红外线具有最佳的吸收效果，纳米级颗粒均匀、团聚小、分散好，在近红外区域(波长780-1200nm)具有强烈吸收特性，同时在可见光区域(波长380-780nm)具有高透过率，透过率达到70％以上。本发明所述的红外纳米粉体A包括：二氧化硅纳米粉末、二氧化钛纳米粉末、三氧化二铁纳米粉末、三氧化二铝纳米粉末、氧化钨纳米粉末、钨酸铯(Cs2WO4)纳米粉末等，但并不限于这些类材料。
红外纳米粉体B：为无机纳米材料，是一种透明红外纳米粉体，能有效的阻隔红外和紫外辐射，对波长1500nm的中红外线具有最佳的吸收，对可见光的吸收率极弱，具有良好的透明性，与红外纳米粉体A配合使用，对780-2000nm波长的红外线具有很好的吸收效果。且分散性好，共混抽料造粒后粉末分散均匀。本发明所述的红外纳米粉体B包括：氧化钨纳米粉末、氧化锑纳米粉末、氧化铟纳米粉末、氧化锡纳米粉末、GTO纳米粉末、ATO(氧化锡锑)纳米粉末、ITO纳米粉体等，但并不限于这些类材料。
增塑剂，用于对聚碳酸酯(PC)的改性，以提高聚碳酸酯(PC)的尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能、冲击韧性、表面光洁度。本发明所述的增塑剂包括：ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、PE(聚乙烯)等。
润滑剂：用于减少聚合物熔体(PC)与螺杆、料筒和模体之间的黏结强度，降低它们之间的摩擦力，以保证改性聚碳酸酯(PC)粒子顺利挤出。本发明所述的润滑剂包括：硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺粉末(EBS)、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯等。
分散剂，是一种对红外纳米粉体等无机纳米材料的分散性好的材料，在聚碳酸酯(PC)粒子共混抽料造粒时能均匀分散配方中各种无机纳米材料到聚碳酸酯中。本发明所述的分散剂包括：马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐，聚丙烯酸盐等合成聚合物或共聚物、乙撑双硬脂酰胺粉末(EBS)、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等。
本发明对上述原料的来源没有限制，具体实施方式中仅为示例。
本发明中，所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：红外纳米粉体A 3份-5份、红外纳米粉体B 5份-8份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂60份-80份，聚碳酸酯(PC)母粒1000份；优选为，红外纳米粉体A 3份-4份、红外纳米粉体B 5份-7份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂65份-72份，PC母粒1000份。
为了保证挤出造粒获得均一的改性PC粒子，上述原料应采用小粒径进行加料，共混抽料造粒方法优选为：包括搅拌共混和双螺杆挤出造粒。具体地，首先将粒径10nm-25nm红外纳米粉体A、粒径5nm-15nm红外纳米粉体B、粒径1um-2um分散剂、粒径1um-2um润滑剂、增塑剂，以及PC母粒依次加入，进行搅拌共混，然后用双螺杆挤出机进行抽料造粒，从而获得改性PC粒子。
具体制备工艺流程包括：
依次加入配方中各物料——低速搅拌混合——高速搅拌混合——挤出成型——冷却牵引——切粒——筛分——检验。
当然，也可以采用行业内通用的其他方法进行造粒，只要能获得质地均一的改性PC粒子即可。
为了保证材料的红外隐形效果，双螺杆挤出造粒工艺，其主要特征：料筒分区分段加热，料筒加热温度220℃-280℃，挤出温度<280℃，螺杆转速400rpm-600rpm。
将所述改性PC粒子，采用动态变模温注塑成型，制成所述改性PC红外隐形镜片。其中动态变模温注塑成型可以采用现有方式，镜片注塑成型的具体模具和设备按照现有方式进行，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例1
制备改性PC红外隐形片，各原料用量见表1，制备方法如下：
首先将粒径10nm-25nm红外纳米粉体A、粒径5nm-15nm红外纳米粉体B、粒径1um-2um分散剂、粒径1um-2um润滑剂、增塑剂，以及PC母粒依次加入，进行搅拌共混，然后用双螺杆挤出机进行抽料造粒，从而获得改性PC粒子。
具体地，上述原料中：红外纳米粉体A为二氧化硅纳米粉末、二氧化钛纳米粉末、三氧化二铁纳米粉末、三氧化二铝纳米粉末、氧化钨纳米粉末、钨酸铯(Cs2WO4)纳米粉末等中的一种或两种；红外纳米粉体B为氧化钨纳米粉末、氧化锑纳米粉末、氧化铟纳米粉末、氧化锡纳米粉末、GTO纳米粉末、ATO(氧化锡锑)纳米粉末、ITO(氧化铟锡)纳米粉体等中的一种或两种。分散剂为聚丙烯酰胺，润滑剂为聚乙烯蜡，增塑剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
制备改性PC粒子的具体步骤参见图1，包括：依次加入配方中各物料——低速搅拌混合——高速搅拌混合——挤出成型——冷却牵引——切粒——筛分——检验。
其中，双螺杆挤出机料筒分6个区分段加热，料筒加热温度220℃-280℃。挤出温度<280℃，螺杆转速400rpm-600rpm。
将得到的改性PC粒子，分别采用动态变模温注塑成型，制成改性PC红外隐形镜片。优选地，注塑过程中，应注意根据注塑过程中塑料熔体流动偏移和不平衡现象，以及塑料熔体流动过程中流道和型腔系统产生的表面提前固化现象，应用智能控制技术，把注塑中的塑料熔体和模具的加热、流动过程的温度动态控制、低温冷却三种换热流程置于同一工艺系统内，通过动态变模温注塑快速响应控制系统，对注塑过程中塑料熔体流动状态、塑料熔体温度等参数以及模具温度变化的实时动态控制，再通过反馈系统改变塑料熔体的温度等参数，以改变塑料熔体的流动状态，使塑料熔体的流动能够按照预先设定好的路径和状态均衡流动。
表1原料用量表(重量份)
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 红外纳米粉体A | 3 | 4 | 4.5 | 5 | 3.5 | 3 |
| 红外纳米粉体B | 8 | 6 | 7 | 5 | 5 | 5 |
| 分散剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| 润滑剂 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 增塑剂 | 60 | 70 | 60 | 70 | 80 | 70 |
| PC母粒 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
实施例2-6
制备改性PC红外隐形片，各原料用量见表1。制备方法同实施例1。
实施例7
对实施例1制备得到的改性PC粒子进行光学检测，发现改性PC粒子具有抗红外线(780-2000nm波长)功能，无机纳米粉末分散均匀，造粒后粒子透明度高。在780nm～2000nm处红外吸收可达到90％以上，可见光透过率达到85％以上。通过变温注塑为镜片后，得到的改性PC红外隐形片具有红外隐形性能，可以使目标辐射在红外探测器工作波段的电磁波的透射率降低或为零，进而减少了目标在相应波长范围内的辐射，可以有效地降低目标的红外暴露，从而达到隐身的目的。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种改性PC红外隐形片，其特征在于：所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：
红外纳米粉体A 3份-5份、红外纳米粉体B 5份-8份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂60份-80份，聚碳酸酯(PC)母粒1000份；
其中，所述红外纳米粉体A在近红外区域，即波长780-1200nm，具有吸收特性，同时在可见光区域，即波长380-780nm，透过率≥70％；
所述红外纳米粉体B具有阻隔红外和紫外辐射的特性，同时在可见光区域，即波长380-780nm，透过率≥90％。
2.根据权利要求1所述改性PC红外隐形片，其特征在于：所述改性PC红外隐形片按重量份计包含以下组分：
红外纳米粉体A 3份-4份、红外纳米粉体B 5份-7份、分散剂1份-2份、润滑剂1份-2份、增塑剂65份-72份，PC母粒1000份。
3.根据权利要求1或2所述改性PC红外隐形片，其特征在于：所述红外纳米粉体A粒径为10nm-25nm，为二氧化硅纳米粉末、二氧化钛纳米粉末、三氧化二铁纳米粉末、三氧化二铝纳米粉末、氧化钨纳米粉末或钨酸铯纳米粉末中至少一种；
任选的，所述红外纳米粉体B粒径为5nm-15nm，为氧化钨纳米粉末、氧化锑纳米粉末、氧化铟纳米粉末、氧化锡纳米粉末、GTO纳米粉末、ATO纳米粉末或ITO纳米粉体中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述改性PC红外隐形片，其特征在于：所述分散剂粒径为1um-2um，为马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐、聚丙烯酸盐合成聚合物或共聚物、乙撑双硬脂酰胺粉末、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中至少一种；任选的，所述润滑剂为1um-2um，为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺粉末、聚乙烯蜡或低分子量聚丙烯中至少一种；
任选的，所述增塑剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚酰胺或聚乙烯中至少一种。
5.根据权利要求1或2所述改性PC红外隐形片，其特征在于：所述改性PC红外隐形片具有红外隐形功能，在780nm～2000nm处红外吸收率大于等于90％，对可见光的透过率大于等于85％。
6.一种权利要求1-5任一项所述改性PC红外隐形片的制备方法，其特征在于：包括：按照重量份称取各原料，采用双螺杆挤出机进行造粒，得到改性PC粒子；然后将所述改性PC粒子，采用动态变模温注塑成型，制成所述改性PC红外隐形片。
7.根据权利要求6所述改性PC红外隐形片的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的料筒分区分段加热，料筒加热温度为220℃-280℃，挤出温度<280℃，螺杆转速400rpm-600rpm。
8.一种权利要求1-5任一项所述改性PC红外隐形片在红外隐形领域的应用。
9.一种红外隐形眼镜，包含权利要求1-5任一项所述改性PC红外隐形片。
10.一种红外隐形头盔，包含权利要求1-5任一项所述改性PC红外隐形片。
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