RU2662701C1 - Radar-absorbing coating on textile materials - Google Patents

Radar-absorbing coating on textile materials Download PDF

Info

Publication number
RU2662701C1
RU2662701C1 RU2017124721A RU2017124721A RU2662701C1 RU 2662701 C1 RU2662701 C1 RU 2662701C1 RU 2017124721 A RU2017124721 A RU 2017124721A RU 2017124721 A RU2017124721 A RU 2017124721A RU 2662701 C1 RU2662701 C1 RU 2662701C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
textile
graphene
particles
radar
binder
Prior art date
Application number
RU2017124721A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Индира Дмитриева Капаева
Валентин Владимирович Сафонов
Анна Евгеньевна Третьякова
Виктор Борисович Иванов
Ольга Андреевна Берснева
Сергей Борисович Бибиков
Елена Викторовна Солина
Александр Васильевич Мележик
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)"
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)", Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)"
Priority to RU2017124721A priority Critical patent/RU2662701C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2662701C1 publication Critical patent/RU2662701C1/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/247Mineral

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to materials intended to protect special equipment and personnel against electromagnetic radiation of electronic devices. Radar-absorbing coating on textile materials contains flat carbon particles, with low-layer or multi-layered graphene particles containing oxide groups that act as flat carbon particles, with an advantageous transverse particle size of 1–10 mcm and a particle thickness of 2 to 30 graphene layers dispersed in a printed composition applied to the textile material including a thickener (binder), surfactant and water with the following ratio of components: particles of low-layer or multilayer graphene – 0.87–11 mass.%; thickener (binder) – 0.2–75 mass.%; surfactant – 0–3 mass.%; water is the rest. Fixation of printed matter on the material is carried out under the influence of high-energy radiation or high temperatures. Second printing composition further comprises a textile pigment or a mixture of pigments.
EFFECT: provision of a high stability of the coating to physicochemical effects, the possibility of obtaining a material with an electromagnetic absorption that is regulated by the surface area, expansion of the field of application of the radar-absorbing material while a high efficiency of absorption of electromagnetic radiation is maintained.
3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к материалам, главным образом текстильным материалам, предназначенным для защиты от электромагнитного излучения электронных устройств, специальной техники и персонала.The invention relates to materials, mainly textile materials, intended for protection against electromagnetic radiation of electronic devices, special equipment and personnel.

Для получения текстильных и других волокнистых материалов, предназначенных для отражения или поглощения электромагнитного излучения, используют четыре основных подхода: (1) введение электропроводящих нитей, (2) нанесение покрытий из металлов или электропроводящих соединений металлов, включая и дублирование пленками с покрытиями из металлов или электропроводящих соединений металлов, (3) нанесение наночастиц металлов или их электропроводящих соединений, (4) введение микро- или наноразмерных углеродных частиц.To obtain textile and other fibrous materials intended to reflect or absorb electromagnetic radiation, four main approaches are used: (1) the introduction of electrically conductive threads, (2) the coating of metals or electrically conductive metal compounds, including duplication of films with coatings of metals or electrically conductive metal compounds, (3) the deposition of metal nanoparticles or their electrically conductive compounds, (4) the introduction of micro- or nanosized carbon particles.

Известные антистатические технические ткани содержат электропроводящие комплексные углеродные (патент RU 2289642, D03D 15/00, опубл. 20.12.2006), или металлические нити (патент RU 2229544, D03D 15/00, опубл. 27.05.2004), или нити из наноструктурированного микропровода в стеклянной изоляции (патент RU 2411315, D03D 15/00, опубл. 10.02.2011). Недостатком этих материалов является способность не только поглощать, но и в значительной мере отражать электромагнитное излучение, что ограничивает области применения таких материалов и создает дополнительное воздействие на незащищенные объекты и обслуживающий персонал. Для таких материалов невозможно обеспечить варьирование поглощающей способности по их поверхности.Known antistatic technical fabrics contain electrically conductive complex carbon (patent RU 2289642, D03D 15/00, publ. 12/20/2006), or metal threads (patent RU 2229544, D03D 15/00, publ. 05/27/2004), or threads from nanostructured microwire in glass insulation (patent RU 2411315, D03D 15/00, publ. 02/10/2011). The disadvantage of these materials is the ability not only to absorb, but also to a large extent reflect electromagnetic radiation, which limits the scope of such materials and creates an additional effect on unprotected objects and maintenance personnel. For such materials, it is impossible to provide a variation in the absorption capacity over their surface.

Известны материалы для экранирования от электромагнитного излучения, получаемые путем нанесения сульфидных, металлических и(или) оксидных слоев (патент RU 2102801, D03D 15/00, опубл. 20.01.1998). Однако их принципиальным недостатком является использование токсичных соединений, в частности солей тяжелых металлов. Поэтому более перспективным считают модификацию текстильного материала путем нанесения на его поверхность после обработки низкотемпературной плазмой тлеющего разряда металлического покрытия методом магнетронного распыления (патент RU 2398045, D03D 15/00, опубл. 27.08.2010). Модификация этого способа заключается в использовании полимерной пленки, на которую методом магнетронного распыления наносят слой металла и которой дублируют текстильный материал металлическим слоем внутрь или наружу (патент RU 2505256, A41D, D03D 15/00, опубл. 27.01.2014). Общим недостатком этих способов являются значительные энергетические и временные затраты, включающие вакуумирование больших объемов. Полученные покрытия не только поглощают, но и отражают электромагнитное излучение, что ограничивает области их применения. Металлизация текстильных материалов, и особенно использование металлизированных пленок, принципиально ухудшает гигиенические показатели, включая воздухопроницаемость и гигроскопичность.Known materials for shielding from electromagnetic radiation, obtained by applying sulfide, metal and (or) oxide layers (patent RU 2102801, D03D 15/00, publ. 01.20.1998). However, their fundamental drawback is the use of toxic compounds, in particular salts of heavy metals. Therefore, it is considered more promising to modify a textile material by applying a metal coating by glow magnet discharge sputtering to a surface after processing with a low-temperature plasma by magnetron sputtering (patent RU 2398045, D03D 15/00, published on 08.27.2010). A modification of this method consists in the use of a polymer film onto which a metal layer is applied by magnetron sputtering and to which the textile material is duplicated with a metal layer inward or outward (patent RU 2505256, A41D, D03D 15/00, published on 01.27.2014). A common disadvantage of these methods are significant energy and time costs, including the evacuation of large volumes. The resulting coatings not only absorb, but also reflect electromagnetic radiation, which limits their scope. Metallization of textile materials, and especially the use of metallized films, fundamentally worsens hygiene indicators, including breathability and hygroscopicity.

Известен способ модификации текстильных материалов путем нанесения микро- и наночастиц металлов или их электропроводящих соединений (Торшин А.С., Третьякова А.Е., Сафонов В.В. Производство тканых полотен с применением наночастиц висмута для защиты от воздействия СВЧ-излучения. Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2016. №1, с. 180-182). Способ позволяет получить материалы с высокой экранирующей способностью. Однако существенным недостатком является использование токсичных реагентов (соли тяжелых металлов, сильные восстановители, продукты их превращения и другие компоненты) и большие объемы сточных вод. Для снижения потерь реагентов и снижения количества сточных вод предложено обрабатывать текстильный материал цитратом висмута с последующим облучением для восстановления соли с образованием наночастиц металла (патент США 20100210161, опубл. 19.08.2010). Но и этот метод требует использования дополнительных реагентов, избыток которых, наряду с непрореагировавшим цитратом висмута и продуктами его разложения, необходимо удалять из материала промывкой.A known method of modifying textile materials by applying micro- and nanoparticles of metals or their electrically conductive compounds (Torshin A.S., Tretyakova A.E., Safonov V.V. Production of woven fabrics using bismuth nanoparticles to protect against exposure to microwave radiation. Universities. Technology of the textile industry. 2016. No. 1, pp. 180-182). The method allows to obtain materials with high shielding ability. However, a significant drawback is the use of toxic reagents (salts of heavy metals, strong reducing agents, products of their conversion and other components) and large volumes of wastewater. To reduce the loss of reagents and reduce the amount of wastewater, it is proposed to treat the textile material with bismuth citrate followed by irradiation to restore salt to form metal nanoparticles (US patent 20100210161, publ. 08/19/2010). But this method also requires the use of additional reagents, the excess of which, along with unreacted bismuth citrate and its decomposition products, must be removed from the material by washing.

Известен радиопоглощающий материал (патент EP 2411462), обеспечивающий работу в частотном диапазоне радарных устройств, состоящий из продолговатых углеродных частиц длиной от 50 до 1000 мкм при толщине от 1 до 15 микрон в количестве от 1,0 до 20 объемных % (в сухом состоянии) и распределенных в непроводящем связующем - полиуретане. Высокий уровень поглощения радиоизлучений обеспечивается в нем при отсутствии контакта между частицами графита, в противном случае возникает объемная электропроводность и материал становится экранирующим. Радиопоглощающий материал не может быть использован для целей защиты от электромагнитных излучений высокой мощности, так как углеродные частицы имеют большие размеры, что приводит к их сильному разогреву и разрушению матрицы.Known radar absorbing material (patent EP 2411462), providing operation in the frequency range of radar devices, consisting of elongated carbon particles with a length of 50 to 1000 microns and a thickness of 1 to 15 microns in an amount of from 1.0 to 20 volume% (in the dry state) and distributed in a non-conductive binder - polyurethane. A high level of absorption of radio emissions is ensured in it in the absence of contact between graphite particles, otherwise bulk electrical conductivity arises and the material becomes shielding. The radar absorbing material cannot be used for protection against high-power electromagnetic radiation, since the carbon particles are large, which leads to their strong heating and destruction of the matrix.

Известен материал для поглощения электромагнитных излучений (патент RU 00080959), содержащий связующее вещество и углеродный поглотитель электромагнитных излучений, отличающийся тем, что поглотитель электромагнитных излучений выполнен на основе углеродных нанотрубок. Материал для поглощения электромагнитных излучений применим для камуфляжа летательных аппаратов от обнаружения их радиолокационными средствами в широком диапазоне частот, а также для ослабления побочных электромагнитных излучений и наводок. Технический результат достигается тем, что материал содержит связующее вещество минерального или растительного происхождения (лака или олифы) и поглотитель электромагнитных излучений на основе углерода, выполненный в виде наноразмерных колец или спиралей на основе углеродных нанотрубок. Жесткое связующее делает невозможным использование материала в текстильной промышленности из-за неудовлетворительных физико-механических и гигиенических характеристик.Known material for the absorption of electromagnetic radiation (patent RU 00080959), containing a binder and a carbon absorber of electromagnetic radiation, characterized in that the electromagnetic radiation absorber is made on the basis of carbon nanotubes. The material for the absorption of electromagnetic radiation is applicable for camouflage of aircraft from their detection by radar in a wide frequency range, as well as to attenuate secondary electromagnetic radiation and interference. The technical result is achieved in that the material contains a binder of mineral or vegetable origin (varnish or drying oil) and an absorber of electromagnetic radiation based on carbon, made in the form of nanoscale rings or spirals based on carbon nanotubes. A rigid binder makes it impossible to use the material in the textile industry due to poor physical, mechanical and hygienic characteristics.

Известен композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения (патент RU 002243980). Материал состоит из графитового активного наполнителя и полимерного связующего, причем последнее выбирают из группы, включающей полиолефин, полистирол, фторопласт или ПВХ-пластизоль. В качестве активного наполнителя используют продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами. После совмещения компонентов дополнительно осуществляют терморасширение смеси в режиме термоудара при температуре 250-310°C с последующим ее формованием. Полученный композиционный материал характеризуется высокой отражающей и поглощающей способностью. Однако из-за жестких условий его формирования, использования активных химически опасных продуктов, а также неудовлетворительных физико-механических и гигиенических характеристик получающегося покрытия материал не может быть использован в текстильной промышленности для получения бытовых тканей и материалов для рабочей одежды.Known composite material for shielding electromagnetic radiation and a method for its production (patent RU 002243980). The material consists of a graphite active filler and a polymeric binder, the latter being selected from the group consisting of polyolefin, polystyrene, fluoroplast or PVC plastisol. As an active filler, a graphite modification product is used with concentrated sulfuric and nitric acids. After combining the components, thermal expansion of the mixture is additionally carried out in thermal shock mode at a temperature of 250-310 ° C with its subsequent formation. The resulting composite material is characterized by high reflective and absorbing ability. However, due to the harsh conditions of its formation, the use of active chemically hazardous products, as well as the poor physicomechanical and hygienic characteristics of the resulting coating, the material cannot be used in the textile industry to produce household fabrics and materials for work clothes.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является радиопоглощающее покрытие согласно патенту (патент RU 2526838). Технический результат достигается тем, что в термостойком покрытии на основе минеральных волокон диаметром 4-9 мкм создано углеродное покрытие из плоских углеродных частиц толщиной 4-7 нм и размером в слоевой плоскости 800-3000 нм. Плоские углеродные частицы получали путем помола графита в смеси серной и азотной кислот. Для нанесения на поверхность минеральных волокон применяли коллоидный раствор указанных углеродных частиц в изопропиловом спирте. Следует отметить, что толщину углеродных частиц определяли по уширению линий на дифрактограммах, что не всегда корректно, потому что уширение линий может происходить не только за счет малой толщины частиц, но и за счет дефектности структуры, вызванной механической деформацией при помоле. Недостатком предложенного решения является отсутствие дополнительной обработки, обеспечивающей надежную фиксацию углеродных частиц на поверхности волокон. Это делает невозможным использование данного технического решения в текстильной промышленности из-за неизбежной миграции химически активных углеродных частиц в окружающую среду, приводящую, кроме того, к потере защитных свойств покрытия.The closest technical solution that we have chosen as a prototype is a radar absorbing coating according to the patent (patent RU 2526838). The technical result is achieved in that in a heat-resistant coating based on mineral fibers with a diameter of 4-9 microns, a carbon coating is created from flat carbon particles with a thickness of 4-7 nm and a size in the layer plane of 800-3000 nm. Flat carbon particles were obtained by grinding graphite in a mixture of sulfuric and nitric acids. A colloidal solution of these carbon particles in isopropyl alcohol was used to apply mineral fibers to the surface. It should be noted that the thickness of the carbon particles was determined by the line broadening in the diffraction patterns, which is not always correct, because the line broadening can occur not only due to the small particle thickness, but also due to the defective structure caused by mechanical deformation during grinding. The disadvantage of the proposed solution is the lack of additional processing that provides reliable fixation of carbon particles on the surface of the fibers. This makes it impossible to use this technical solution in the textile industry due to the inevitable migration of chemically active carbon particles into the environment, leading, in addition, to the loss of the protective properties of the coating.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение высокой устойчивости покрытия к физико-химическим воздействиям, возможность получения материала с регулируемым по площади поверхности поглощением электромагнитного излучения, снижение толщины материала, а также расширение области его применения при сохранении высокой эффективности поглощения электромагнитного излучения.The technical result of the claimed invention is to ensure high stability of the coating to physico-chemical influences, the possibility of obtaining a material with a surface area absorption of electromagnetic radiation, reducing the thickness of the material, as well as expanding its scope while maintaining high absorption efficiency of electromagnetic radiation.

Технический результат достигается тем, что радиопоглощающее покрытие на текстильных материалах, содержащее плоские углеродные частицы, отличается тем, что в качестве плоских углеродных частиц выступают частицы малослойного или многослойного графена, содержащие окисные группы, с преимущественным поперечным размером частиц 1-10 мкм и толщиной частиц от 2 до 30 графеновых слоев, диспергированные в наносимом на текстильный материал печатном составе, включающем загуститель (связующее), ПАВ и воду при следующем соотношении компонентов: частицы малослойного или многослойного графена - 0.87-11 мас. %; загуститель (связующее) - 0.2-75 мас. %; ПАВ - 0-3 мас. %; вода - остальное. Фиксация печатного состава на материале проводится под действием излучения высоких энергий или повышенных температур. Второй печатный состав дополнительно содержит текстильный пигмент или смесь пигментов.The technical result is achieved in that the radar absorbing coating on textile materials containing flat carbon particles is characterized in that the flat carbon particles are particles of low-layer or multilayer graphene containing oxide groups, with a predominant transverse particle size of 1-10 μm and a particle thickness of 2 to 30 graphene layers dispersed in a printed composition applied to a textile material, including a thickener (binder), surfactant and water in the following ratio of particles: particles s of small or multilayer graphene - 0.87-11 wt. %; thickener (binder) - 0.2-75 wt. %; Surfactant - 0-3 wt. %; water is the rest. The fixation of the printing composition on the material is carried out under the influence of radiation of high energies or elevated temperatures. The second printing composition further comprises a textile pigment or a mixture of pigments.

В качестве углеродных частиц использовали препараты малослойного (<10 слоев) (марка G_140-2) и многослойного (15-30 слоев) (марка G_140-1) графена, производимые ООО «НаноТехЦентр) (РФ, г. Тамбов). Графеновые нанопластинки по условиям производства содержали поверхностные окисные группы в количестве 9-13% от массы углерода и имели поперечный размер - 1-10 мкм. Препараты графеновых нанопластинок применяли в виде водных паст, содержащих для многослойного графена 5.2% углерода, а для малослойного графена 11% углерода. Препараты малослойного графена, кроме того, содержали в качестве стабилизатора поверхностно-активное вещество ОП-7 в количестве 3%.As carbon particles, we used preparations of low-layer (<10 layers) (grade G_140-2) and multi-layer (15-30 layers) (grade G_140-1) graphene produced by NanoTechCenter LLC (Russian Federation, Tambov). According to production conditions, graphene nanoplates contained surface oxide groups in the amount of 9–13% of the carbon mass and had a transverse size of 1–10 μm. Graphene nanoplate preparations were used in the form of aqueous pastes containing 5.2% carbon for multilayer graphene and 11% carbon for graphene graphene. In addition, graphene preparations contained 3% surfactant OP-7 as a stabilizer.

Так как ряд промышленно выпускаемых загустителей может одновременно служить и связующим, а диспергирование углеродных частиц небольшого размера хорошо осуществляется и в отсутствие ПАВ, печатный состав в необходимых случаях может включать только графены, загуститель и воду.Since a number of industrially produced thickeners can simultaneously serve as a binder, and the dispersion of small carbon particles is well carried out in the absence of surfactants, the printing composition, if necessary, can include only graphenes, a thickener, and water.

В качестве загустителя могут быть использованы природные (например, крахмал), модифицированные природные (например, эфиры крахмала, окисленный эфиры целлюлозы) и синтетические загустители (например, полиакрилаты, полиакриламид, поливиниловый спирт).As a thickener, natural (e.g., starch), modified natural (e.g., starch esters, oxidized cellulose ethers) and synthetic thickeners (e.g., polyacrylates, polyacrylamide, polyvinyl alcohol) can be used.

В качестве связующего могут быть использованы полиакрилаты, полибутадиен и сополимеры бутадиена, полиуретаны.As a binder, polyacrylates, polybutadiene and butadiene copolymers, polyurethanes can be used.

Необходимые для улучшения диспергируемости углеродных частиц ПАВ могут быть выбраны из классов анионных или неионогенных ПАВ.Surfactants necessary for improving the dispersibility of carbon particles can be selected from the classes of anionic or nonionic surfactants.

Заявляемые печатные составы, способы фиксации на текстильных материалах и результаты исследования свойств покрытий иллюстрируют примеры 1-11.The inventive printing compositions, methods of fixation on textile materials and the results of the study of the properties of coatings are illustrated in examples 1-11.

Пример 1. Готовят печатный состав путем смешения 2 г дисперсии графена марки G_140-2 (с содержанием в расчете на углерод без окисных групп 11 мас. %) в воде с 4 г загустителя марки Флир М (формальдегидного типа, с малым содержанием формальдегида, ЗАО «Экос-1», РФ, г. Москва). Для более равномерного распределения графена смесь обрабатывают в ультразвуковом диспергаторе МЭФ 314 в течение 1 минуты. Полученный печатный состав с содержанием графена 3.7 мас. % наносят с помощью сетчатого шаблона на хлопчатобумажную ткань (бязь арт. 262 с поверхностной плотностью 120 г/м2), высушивают при 110°C в течение 5 минут и фиксируют на ткани при 155°C в течение 5-10 минут. Результаты испытания свойств покрытия приведены в табл. 1-3.Example 1. Prepare a printing composition by mixing 2 g of a dispersion of graphene brand G_140-2 (with a content calculated on carbon without oxide groups of 11 wt.%) In water with 4 g of thickener brand Flir M (formaldehyde type, low formaldehyde content, ZAO Ecos-1, RF, Moscow). For a more uniform distribution of graphene, the mixture is treated in an ultrasonic disperser MEF 314 for 1 minute. The resulting printing composition with a graphene content of 3.7 wt. % is applied using a mesh pattern on cotton fabric (calico art. 262 with a surface density of 120 g / m 2 ), dried at 110 ° C for 5 minutes and fixed on the fabric at 155 ° C for 5-10 minutes. The test results of the properties of the coating are given in table. 1-3.

Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят и испытывают печатный состав с содержанием графена марки G_140-2 1.8 мас. % (табл. 1-3). Примеры 3-5. Аналогично примеру 1 готовят и испытывают печатный состав с содержанием графена марки G_140-1 1.7 (пример 3), 0.87 (пример 4) и 0.43 мас. % (пример 5) (табл. 1-3).Example 2. Analogously to example 1, a printed composition with graphene grade G_140-2 1.8 wt.% Is prepared and tested. % (tab. 1-3). Examples 3-5. Analogously to example 1, a printing composition is prepared and tested with a graphene content of the brand G_140-1 1.7 (example 3), 0.87 (example 4) and 0.43 wt. % (example 5) (table. 1-3).

Примеры 6-8. Аналогично примеру 1 готовят и наносят на ткань печатные составы с содержанием графена марки G_140-2 5.5 (пример 6), 3.6 (пример 7) и 2.8 мас. % (пример 8). Фиксацию осуществляют под действием СВЧ-излучения с частотой 2.45 ГГц и мощностью 100 Вт в течение 5 минут (табл. 1-3).Examples 6-8. Analogously to example 1, printed formulations containing graphene grades G_140-2 5.5 (example 6), 3.6 (example 7) and 2.8 wt.% Are prepared and applied to the fabric. % (example 8). Fixation is carried out under the influence of microwave radiation with a frequency of 2.45 GHz and a power of 100 W for 5 minutes (table. 1-3).

Примеры 9-10. Готовят печатный состав путем смешения графена марки G_140-1 (2 г), загустителя марки Tubivis DL 600 (акрилатного типа, СНТ R. Beitlich Gmb, представительство в г. Москве, РФ) (105 мг) и воды (5.2 мл). Для более равномерного распределения графена смесь обрабатывают в ультразвуковом диспергаторе МЭФ 314 в течение 1 минуты. Полученный печатный состав с содержанием графена 2.7 мас. % наносят с помощью сетчатого шаблона на хлопчатобумажную ткань и фиксируют при температуре 150°C в течение 5 минут (пример 9) или действием СВЧ-излучения (1 минута) с последующим прогревом при 150°C в течение 5 минут (пример 10) (табл. 1-2).Examples 9-10. A printing composition is prepared by mixing graphene of the brand G_140-1 (2 g), a thickener of the brand Tubivis DL 600 (acrylate type, SNT R. Beitlich Gmb, representative office in Moscow, Russian Federation) (105 mg) and water (5.2 ml). For a more uniform distribution of graphene, the mixture is treated in an ultrasonic disperser MEF 314 for 1 minute. The resulting printing composition containing graphene 2.7 wt. % is applied using a mesh pattern on a cotton cloth and fixed at a temperature of 150 ° C for 5 minutes (example 9) or by the action of microwave radiation (1 minute), followed by heating at 150 ° C for 5 minutes (example 10) (table . 1-2).

Пример 11. Аналогично примеру 1 готовят и наносят на материал печатный состав, содержащий 1 мас. % графена марки G_140-2, 0.27 мас. % ПАВ марки ОП-7 и 0.02 мас. % загустителя марки Tubivis DL 600. После высушивания при 90°C (5 мин) и 105°C (5 мин) на материал наносят печатный состав на основе загустителя марки Tubicoat PU80, содержащий 2 мас. % синего пигмента марки Clariant printofix blau H-RM, высушивают и фиксируют при 90°C в течение 5 мин (табл. 1 и 2).Example 11. Analogously to example 1, a printed composition containing 1 wt. % graphene brand G_140-2, 0.27 wt. % Surfactant grade OP-7 and 0.02 wt. % thickener brand Tubivis DL 600. After drying at 90 ° C (5 min) and 105 ° C (5 min), a printed composition based on the thickener Tubicoat PU80 brand containing 2 wt. % blue pigment of the Clariant printofix blau H-RM brand is dried and fixed at 90 ° C for 5 minutes (Tables 1 and 2).

Пример 12 (прототип). Радиопоглощающее покрытие получают путем осаждения углеродных частиц из дисперсии в изопропиловом спирте концентрацией 8 г/литр (1.0 мас. %) активированного в серной и азотной кислотах в соотношении 3 к 1 графита после 3-часового мокрого помола на картон из тонкого базальтового волокна с диаметром волокон 4-9 мкм (табл. 1 и 3).Example 12 (prototype). A radar absorbing coating is obtained by depositing carbon particles from a dispersion in isopropyl alcohol at a concentration of 8 g / liter (1.0 wt.%) Activated in sulfuric and nitric acids in a ratio of 3 to 1 graphite after 3 hours of wet grinding on a cardboard made of thin basalt fiber with a fiber diameter 4-9 μm (Tables 1 and 3).

Из данных табл. 1 следует, что защитное действие (поглощение) увеличивается с ростом содержания графенов. В приведенных примерах верхняя граница концентраций графенов определяется максимальным содержанием в используемых препаратах (11 мас. %). Нижняя граница (0.87 мас. %) обусловлена минимальным уровнем экранирующего действия (порядка -5 дБ), когда защитный эффект можно считать практически значимым.From the data table. 1 it follows that the protective effect (absorption) increases with increasing graphene content. In the above examples, the upper limit of graphene concentrations is determined by the maximum content in the preparations used (11 wt.%). The lower limit (0.87 wt.%) Is due to the minimum level of shielding action (of the order of -5 dB), when the protective effect can be considered practically significant.

Разработанное покрытие обладает такими же высокими характеристиками, как и прототип (образец №12). Однако прототип имеет толщину 5 мм, а ткань с разработанным покрытием - лишь 0.25 мм, т.е. в 20 раз меньше. Следовательно, по радиотехническим характеристикам разработанный материал значительно превосходит прототип.The developed coating has the same high characteristics as the prototype (sample No. 12). However, the prototype has a thickness of 5 mm, and the fabric with the developed coating is only 0.25 mm, i.e. 20 times less. Therefore, in terms of radio characteristics, the developed material significantly exceeds the prototype.

Полученные образцы имеют серый цвет, с оттенком от среднего до темного. Цветометрические данные приведены в табл. 2. Преимущество разработанного покрытия еще и в том, что его цвет можно варьировать (пример 11, покрытие темно-синего цвета), что является положительным признаком отличия от прототипа.The resulting samples are gray in color, with a hint of medium to dark. The colorimetric data are given in table. 2. The advantage of the developed coating is also that its color can be varied (example 11, the coating is dark blue), which is a positive sign of difference from the prototype.

Разработанные покрытия характеризуются высокой устойчивостью к физико-химическим воздействиям (табл.3). В этом отношении они также существенно превосходят прототип (образец №12).The developed coatings are characterized by high resistance to physicochemical influences (Table 3). In this regard, they also significantly exceed the prototype (sample No. 12).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

*Примечание. Кпр и Котр - коэффициенты пропускания и отражения, ρs - поверхностное сопротивление. Измерения проведены в волноводном тракте прямоугольного сечения. Мод излучения Н10, частота 8.5 ГГц; значки (||) и (⊥) означают взаимно перпендикулярные положения образцов относительно волноводного тракта.*Note. To pr and K OTR - transmittance and reflection, ρ s - surface resistance. The measurements were carried out in a waveguide channel of rectangular cross section. Radiation mode H10, frequency 8.5 GHz; the icons (||) and (⊥) indicate mutually perpendicular positions of the samples relative to the waveguide path.

Figure 00000003
Figure 00000003

Примечание. Колористические характеристики определены в системе CIELab-76.Note. Coloristic characteristics are defined in the CIELab-76 system.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

*Примечание. Устойчивость окраски определяли по ГОСТ 9733.4 (стирка), 9733.5 (дистиллированная вода) и 9733.27 (сухое трение).*Note. Stability of the color was determined according to GOST 9733.4 (washing), 9733.5 (distilled water) and 9733.27 (dry friction).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент RU 2289642, D03D 15/00, опубл. 20.12.2006. Антистатическая ткань. Березина Тамара Михайловна (RU), Офицерьян Армен Робертович (RU).1. Patent RU 2289642, D03D 15/00, publ. 12/20/2006. Antistatic fabric. Berezina Tamara Mikhailovna (RU), Officeryan Armen Robertovich (RU).

2. Патент RU 2229544, D03D 15/00, опубл. 27.05.2004. Металлизированные нити. Шапилова Н.Д., Григорьева Н.Б., Черных А.В., Владыкина В.П.2. Patent RU 2229544, D03D 15/00, publ. 05/27/2004. Metallized threads. Shapilova N.D., Grigoryeva N.B., Chernykh A.V., Vladykina V.P.

3. Патент RU 2411315, D03D 15/00, опубл. 10.02.2011. Ткань для защиты от электромагнитных излучений. Грищенкова В.А. (RU), Владимирова Д.Н. (RU), Фукина В.А. (RU), Хандогина Е.Н. (RU), Шаповалова Е.И. (RU).3. Patent RU 2411315, D03D 15/00, publ. 02/10/2011. Fabric for protection against electromagnetic radiation. Grischenkova V.A. (RU), Vladimirova D.N. (RU), Fukina V.A. (RU), Khandogina E.N. (RU), Shapovalova E.I. (RU).

4. Патент RU 2102801, D03D 15/00, опубл. 20.01.1998. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения. Горшенев В.Н. (RU), Бибиков СБ. (RU), Куликовский Э.И. (RU), Новиков Ю.Н. (RU).4. Patent RU 2102801, D03D 15/00, publ. 01/20/1998. Composite material for protection against electromagnetic radiation. Gorshenev V.N. (RU), Bibikov SB. (RU), Kulikovsky E.I. (RU), Novikov Yu.N. (RU).

5. Патент RU 2398045, D03D 15/00, опубл. 27.08.2010. Способ модификации поверхности текстильного материала. Горберг Борис Львович (RU), Иванов Андрей Анатольевич (RU), Мамонтов Олег Владимирович (RU), Стегнин Валерий Анатольевич (RU).5. Patent RU 2398045, D03D 15/00, publ. 08/27/2010. A method of modifying the surface of a textile material. Gorberg Boris Lvovich (RU), Ivanov Andrey Anatolyevich (RU), Mamontov Oleg Vladimirovich (RU), Stegnin Valery Anatolyevich (RU).

6. Патент RU 2505256, A41D, D03D 15/00, опубл. 27.01.2014. Способ получения электропроводящего текстильного материала. Горберг Борис Львович (RU), Иванов Андрей Анатольевич (RU), Стегнин Валерий Анатольевич (RU), Титов Валерий Александрович (RU), Молоков Владислав Леонидович (RU), Мамонтов Олег Владимирович (RU).6. Patent RU 2505256, A41D, D03D 15/00, publ. 01/27/2014. A method of obtaining an electrically conductive textile material. Gorberg Boris Lvovich (RU), Ivanov Andrey Anatolyevich (RU), Stegnin Valery Anatolyevich (RU), Titov Valery Alexandrovich (RU), Molokov Vladislav Leonidovich (RU), Mamontov Oleg Vladimirovich (RU).

7. Торшин А.С., Третьякова А.Е., Сафонов В.В. Производство тканых полотен с применением наночастиц висмута для защиты от воздействия СВЧ-излучения. Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2016. №1, С. 180-182.7. Torshin A.S., Tretyakova A.E., Safonov V.V. The production of woven fabrics using bismuth nanoparticles to protect against microwave radiation. University News. Technology of the textile industry. 2016. No. 1, S. 180-182.

8. Патент США 20100210161, опубл. 19.08.2010.8. US patent 20100210161, publ. 08/19/2010.

9. Патент ЕР 2411462 (A1); (EN) Electromagnetic Field Absorbing Composition International Class H01Q 17/00; H05K 9/00; C08K 7/04; C08K 7/06; Inventor Bryant Richard et. al. Assignee: QINETIQ LTD Filed: 24.03.2010.9. Patent EP 2411462 (A1); (EN) Electromagnetic Field Absorbing Composition International Class H01Q 17/00; H05K 9/00; C08K 7/04; C08K 7/06; Inventor Bryant Richard et. al. Assignee: QINETIQ LTD Filed: 03/24/2010.

10. Патент RU 00080959 (U1). Материал для поглощения электромагнитных излучений. МПК6 G01R 1/18, G12B 17/00; заявители: Скубилин М.Д., Письменов А.В.; изобретатели: Скубилин М.Д., Письменов А.В.; дата заявки: 07.08.2008.10. Patent RU 00080959 (U1). Material for absorbing electromagnetic radiation. MPK6 G01R 1/18, G12B 17/00; Applicants: M. Skubilin, A. Pismenov; inventors: Skubilin M.D., Pismenov A.V .; Date of application: 08/07/2008.

11. Патент RU 002243980 (C1). Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения. МПК6 C08L 23/00, C08L 25/06, C08L 27/06, С08К 3/04, C08J 9/24, G12B 17/02, H01Q 17/00; заявители: ООО НЛП "Радиострим"; изобретатели: Горшенев В.Н. и др., дата заявки: 26.06.2003.11. Patent RU 002243980 (C1). Composite material for shielding electromagnetic radiation and a method for its production. IPC6 C08L 23/00, C08L 25/06, C08L 27/06, C08K 3/04, C08J 9/24, G12B 17/02, H01Q 17/00; Applicants: LLC NLP Radiostream; inventors: Gorshenev V.N. et al., date of application: 06/26/2003.

12. Патент RU 252683. Термостойкое радиопоглощающее покрытие на минеральных волокнах. Прокофьев М.В., Бибиков С.Б., Журавлев С.Ю., Кузнецов A.M., Куликовский Э.И. (RU), С1, 2014.12. Patent RU 252683. Heat-resistant radar absorbing coating on mineral fibers. Prokofiev M.V., Bibikov S.B., Zhuravlev S.Yu., Kuznetsov A.M., Kulikovsky E.I. (RU), C1, 2014.

Claims (4)

1. Радиопоглощающее покрытие на текстильных материалах, содержащее плоские углеродные частицы, отличающееся тем, что в качестве плоских углеродных частиц выступают частицы малослойного или многослойного графена, содержащие окисные группы, с преимущественным поперечным размером частиц 1-10 мкм и толщиной частиц от 2 до 30 графеновых слоев, диспергированные в наносимом на текстильный материал печатном составе, включающем загуститель (связующее), ПАВ и воду при следующем сотношении компонентов, мас. %:1. Radar absorbing coating on textile materials containing flat carbon particles, characterized in that the flat carbon particles are particles of low-layer or multilayer graphene containing oxide groups, with a predominant transverse particle size of 1-10 μm and a particle thickness of 2 to 30 graphene layers dispersed in a printed composition applied to a textile material, including a thickener (binder), surfactant and water in the next ratio of components, wt. %: Частицы малослойного илиSmall particles or многослойного графенаmultilayer graphene 0.87-11 мас. %0.87-11 wt. % Загуститель (связующее)Thickener (binder) 0.2-75 мас. %0.2-75 wt. % ПАВSurfactant 0-3 мас. %0-3 wt. % ВодаWater ОстальноеRest
2. Радиопоглощающее покрытие на текстильных материалах по п. 1, отличающееся тем, что фиксацию печатного состава на материале проводят под действием излучения высоких энергий или повышенных температур.2. Radar absorbing coating on textile materials according to claim 1, characterized in that the fixation of the printing composition on the material is carried out under the influence of radiation of high energies or elevated temperatures. 3. Радиопоглощающее покрытие на текстильных материалах по п. 1, отличающееся тем, что второй печатный состав дополнительно содержит текстильный пигмент или смесь пигментов.3. Radar absorbing coating on textile materials according to claim 1, characterized in that the second printing composition further comprises a textile pigment or a mixture of pigments.
RU2017124721A 2017-07-12 2017-07-12 Radar-absorbing coating on textile materials RU2662701C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124721A RU2662701C1 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Radar-absorbing coating on textile materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124721A RU2662701C1 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Radar-absorbing coating on textile materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2662701C1 true RU2662701C1 (en) 2018-07-26

Family

ID=62981554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017124721A RU2662701C1 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Radar-absorbing coating on textile materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2662701C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243899C2 (en) * 2001-10-31 2005-01-10 Игнатьков Сергей Николаевич Radio-absorbing cover
RU2472825C1 (en) * 2011-11-09 2013-01-20 Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" Electroconductive paint for radar-absorbent filler
RU2526838C1 (en) * 2013-06-06 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Heat-resistant radar-absorbing coating on mineral fibres
US9215835B2 (en) * 2012-06-14 2015-12-15 International Business Machines Corporation Graphene based structures and methods for shielding electromagnetic radiation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243899C2 (en) * 2001-10-31 2005-01-10 Игнатьков Сергей Николаевич Radio-absorbing cover
RU2472825C1 (en) * 2011-11-09 2013-01-20 Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" Electroconductive paint for radar-absorbent filler
US9215835B2 (en) * 2012-06-14 2015-12-15 International Business Machines Corporation Graphene based structures and methods for shielding electromagnetic radiation
RU2526838C1 (en) * 2013-06-06 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Heat-resistant radar-absorbing coating on mineral fibres

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ali et al. Copper electroless plating of cotton fabrics after surface activation with deposition of silver and copper nanoparticles
Geng et al. A facile approach for coating Ti 3 C 2 T x on cotton fabric for electromagnetic wave shielding
Wang et al. Preparation of silver/reduced graphene oxide coated polyester fabric for electromagnetic interference shielding
Lili et al. Electroless silver plating on the PET fabrics modified with 3‐mercaptopropyltriethoxysilane
US6548196B2 (en) Wallpaper for shielding electromagnetic waves
Jiang et al. Structure and electromagnetic properties of both regular and defective onion-like carbon nanoparticles
Wang et al. Preparation of multi-functional fabric via silver/reduced graphene oxide coating with poly (diallyldimethylammonium chloride) modification
DE3024888A1 (en) COMPOSITE MATERIAL FOR SHIELDING ELECTROMAGNETIC RADIATION
Saini et al. Electrostatic charge dissipation and electromagnetic interference shielding response of polyaniline based conducting fabrics
Jagadeshvaran et al. Smart textiles coated with functional particles derived from sustainable sources that can block both UV and EM
Al‐Hartomy et al. Influence of graphite nanosheets on the structure and properties of PVC‐based nanocomposites
Vovchenko et al. Shielding coatings based on carbon–polymer composites
Dijith et al. Screen printed silver patterns on La0. 5Sr0. 5CoO3− δ-Epoxy composite as a strategy for many-fold increase in EMI shielding
Brzeziński et al. Textile materials for electromagnetic field shielding made with the use of nano-and micro-technology
Duan et al. Effect of double-layer composite absorbing coating on shielding effectiveness of electromagnetic shielding fabric
Sun et al. Achieving rough sphere-shaped ZnS with superior attenuation electromagnetic absorption performance
Zou et al. Comparison of polyelectrolyte and sodium dodecyl benzene sulfonate as dispersants for multiwalled carbon nanotubes on cotton fabrics for electromagnetic interference shielding
Surdu et al. Research regarding the cover factor of magnetron sputtering plasma coated fabrics
Chen et al. Sustainable cellulose-based multifunctional material for electromagnetic shielding, flame retardancy and antibacterial
RU2662701C1 (en) Radar-absorbing coating on textile materials
Chen et al. Facile synthesis and microwave-absorption properties of organic–inorganic CoFe2O4/polyaniline nanocomposites with embedded structure
Jagadeshvaran et al. Nano silver-deposited cotton textile core with carbon nanostructure-filled shell for suppression of electromagnetic radiation via absorption-reflection-absorption
Wu et al. Preparation of magnetic expanded graphite with microwave absorption and infrared stealth characteristics
Xi et al. First study of quantitative relationship between electric polarization and electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness of CFRP
Lebedev et al. Design and research polymer composites for absorption of electromagnetic radiation