一种屏蔽织物及其制备方法与流程

本发明属于防护服装技术领域，尤其涉及一种屏蔽织物及其制备方法。

背景技术

电磁屏蔽服就是指我们经常说的“防辐射服装”，其应用已有几十年的历史，早期的电磁屏蔽服由于效率低、成本高等原因所以主要应用在工业领域，但随着民众对防辐射的重视以及电磁屏蔽服技术的发展，直到1999年前后才开始广泛的应用到了民用领域。

目前市场比较流行的电磁屏蔽服分为金属纤维和银纤维两种，以瀚美阁为例，其中金属纤维电磁屏蔽服所采用的布料是由直径约为0.008毫米的金属纤维(每根金属线含有8根左右的金属纤维)和棉等混纺织成，但导电纤维混纺的方法形成的导电网络不能遍及纺织品的所有角落，导电均一性较差，整体屏蔽效果一般。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种多层结构的屏蔽织物，以解决现有技术中屏蔽织物的导电均一性较差，整体屏蔽效果一般的问题。

在一些说明性实施例中，所述多层结构的屏蔽织物，层间设置有屏蔽涂层，所述屏蔽涂层包括液态金属、以及以液态金属作为连接剂的2种及2种以上的金属颗粒；其中，所述2种及2种以上的金属颗粒至少存在1种金属颗粒用以屏蔽x射线，以及存在1种金属颗粒用以屏蔽无线电波。

在一些可选地实施例中，用以屏蔽x射线的金属颗粒包括以下之一或任意组合：铋、钨、氧化钨、氧化钡、硫酸钡、稀土金属和稀土金属氧化物。

在一些可选地实施例中，用以屏蔽无线电波的金属颗粒包括以下之一或任意组合：银、银包铜、铜、铁、铁氧体、镍和坡莫合金。

在一些可选地实施例中，所述液态金属包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质、低熔点金属合金或主要成分为低熔点金属单质/低熔点金属合金的导电混合物。

在一些可选地实施例中，所述液态金属在常温下呈液态。

在一些可选地实施例中，所述屏蔽织物，还包括：织物基底层、涂覆在所述织物基底层上的底涂层和防水封装层；所述屏蔽涂层位于所述底涂层与所述防水封装层之间。

在一些可选地实施例中，所述织物基底层包括棉、麻、丝绸、羊毛、尼龙、涤纶、氨纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶、以及以上任意材料的混纺。

在一些可选地实施例中，所述底涂层选用以下之一的材料：聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯酸、乙酸-乙酸乙烯共聚树脂。

在一些可选地实施例中，所述防水封装层选用以下之一的材料：uv环氧丙烯酸酯、uv聚氨酯丙烯酸酯、uv聚醚丙烯酸酯、uv聚酯丙烯酸酯、uv不饱和聚酯、聚二甲基硅烷、柔软性聚丙烯酸、柔软性聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、聚四氟乙烯、氟烯烃与乙烯基醚共聚树脂、氟硅树脂。

在一些可选地实施例中，所述织物基底层的厚度为20μm到1000μm，所述底涂层的厚度为5μm到10μm，所述屏蔽涂层的厚度在10μm到1000μm，所述防水封装层的厚度为10μm到100μm，所述屏蔽织物的整体厚度为50μm到2000μm。

本发明的另一个目的在于提出一种屏蔽织物的制备方法，包括：步骤1、将底涂材料涂覆在织物基底层表面，填充所述织物基底层表面间隙，固化后形成底涂层；步骤2、将均匀混合有2种及2种以上金属颗粒的液态金属涂覆在所述底涂层上，待其固化后，在其上再次涂覆所述液态金属，直至形成所需厚度的屏蔽涂层；其中，所述2种及2种以上的金属颗粒至少存在1种金属颗粒用以屏蔽x射线，以及存在1种金属颗粒用以屏蔽无线电波；步骤3、在形成的所述屏蔽涂层上涂覆防水材料，固化后形成防水封装层。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1.一方面，以液态金属作为连接剂，可使金属颗粒之间的导电或导磁效果可均匀的连成片，从而保证屏蔽织物整体的屏蔽效果；另一方面，液态金属作为金属颗粒的承载流体，由于其流体的特性，可达到较好的金属浸润性，使金属颗粒均匀的混合在液态金属中，避免了金属与非金属之间容易产生分层的问题。

2.本发明中的屏蔽织物由于均匀混合了多种金属颗粒，使屏蔽织物具有多重屏蔽功能，可有效的防护x射线和无线电磁波。

3.由于液态金属的熔点低，其对制备环境及设备的要求低，从而使屏蔽织物的制备成本大大降低。

附图说明

图1是本发明实施例中的屏蔽织物的结构示意图；

图2是本发明实施例中的屏蔽涂层的结构示意图；

图3是本发明实施例中的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

现在参照图1，图1示出了本发明实施例中的多层结构的屏蔽织物的结构示意图，如该结构示意图所示，本发明公开了一种多层结构的屏蔽织物，包括：织物基底层1、底涂层2、屏蔽涂层3和防水封装层4。其中，织物基底层1作为屏蔽织物整体的承载基底；底涂层2作为屏蔽涂层3的承载面，用以填充织物基底层1上的细微空隙，并在织物基底层1的表面形成一定厚度的涂层，从而改善屏蔽涂料对于不同织物基底层1的表面附着力，使屏蔽涂料3可均匀的涂抹在底涂层表面；屏蔽涂层3由金属混合物形成的屏蔽涂料，包括液态金属31、以及以液态金属作为连接剂的2种及2种以上的金属颗粒，其中，所述2种及2种以上的金属颗粒至少存在1种金属颗粒32用以屏蔽x射线，以及存在1种金属颗粒33用以屏蔽无线电波；防水封装层4作为屏蔽涂层3的封装层，与底涂层2共同配合达到对屏蔽涂层3的封装，避免屏蔽涂层3出现屏蔽涂料渗漏的问题。

本发明实施例中屏蔽涂料以液态金属作为连接剂，可使金属颗粒之间的导电或导磁效果可均匀的连成片，从而保证屏蔽织物整体的屏蔽效果；其次，液态金属作为金属颗粒的承载流体，由于其流体的特性，可达到较好的金属浸润性，使金属颗粒均匀的混合在液态金属中，避免了金属与非金属之间容易产生分层的问题，进而进一步的避免了屏蔽涂层整体的屏蔽效果均匀性差的问题。另一方面，本发明中的屏蔽织物由于均匀混合了多种金属颗粒，使屏蔽织物具有多重屏蔽功能，可有效的同时防护x射线和无线电磁波，可广泛的用于功能型服装、医用服装、特种工业服装及军事服装领域。具体孕妇屏蔽装、屏蔽窗帘、屏蔽帐篷、屏蔽包装、核潜艇作战服、医用屏蔽服。

本发明实施例中的多层结构的屏蔽织物可用以作为屏蔽服装的任意层结构，亦可仅适用该屏蔽织物制作屏蔽服，其中，位于屏蔽织物两侧的织物基底层1和防水封装层4均可作为屏蔽服的里外侧，例如织物基底层1更贴附皮肤，而防水封装层4则位于外侧，又或者防水封装层4位于内侧，织物基底层1位于外侧。

织物基底层1由于底涂层2对其的表面附着力的改善，织物基底层1可采用任何可用以制作织物材料，例如棉、麻、丝绸、羊毛、尼龙、涤纶、氨纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶、以及以上任意材料的混纺。优选地，本发明实施例中的织物基底层1的厚度选择范围在20μm–1000μm。

底涂层2可选用高分子有机材料的胶体，用以填充织物间隙，并在织物基底层1的表面形成一定厚度的涂层；优选地，底涂层2的材料可选用聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯酸、乙酸-乙酸乙烯共聚树脂，上述材料对于本发明实施例中的屏蔽涂料表现良好的附着效果，屏蔽涂料可均匀的涂覆在上述材料固化后的涂层表面，并且上述材料的气密性较好，可同时达到防水的功能，可满足屏蔽织物的水洗等清洁处理。优选地，本发明实施例中的底涂层2的厚度选择范围在5μm–10μm。

屏蔽涂层3所使用的屏蔽涂料包括液态金属31、第一金属颗粒32(即用以屏蔽x射线的金属颗粒)和第二金属颗粒33(即用以屏蔽无线电波的金属颗粒)，其中，液态金属31可选用熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质、低熔点金属合金或主要成分为低熔点金属单质/低熔点金属合金的导电混合物。低熔点金属合金的合金成分可包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种；导电混合物可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体，流体分散剂优选为乙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

具体实施例中，液态金属31具体可选用汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。上述金属单质或合金具有优秀的导电性能和流体性质。优选地，本发明实施例中的液态金属31可选用铋基合金，可提高屏蔽涂层3对于x射线的屏蔽效果。

优选地，液态金属31的熔点温度可选择12±2摄氏度、17±2摄氏度、29±2摄氏度、65±2摄氏度、80±摄氏度、98±2摄氏度、120±2摄氏度。该熔点温度可在室温环境下或适当加热的条件下成为固液混合物，构成可用涂料。其中，上述合金的熔点可根据其合金相图中的比例进行相应熔点的配比选择。例如镓铟合金，根据其合金相图，随着镓的含量从100％-0％不断减少、铟的含量从0％-100％不断升高的过程中，合金熔点从29摄氏度开始逐渐下降，直至达到镓铟合金的低共熔点，此时镓铟合金的熔点最低(15摄氏度左右)，镓铟合金的比例79.6的镓，21.4的铟，此后，镓铟合金的熔点逐步向铟的熔点靠近，最终可达到158摄氏度左右。

优选地，液态金属31可选用常温下呈液态的低熔点金属，其熔点范围在10摄氏度–45摄氏度之间，此时液态金属31可在一般状态下保持流体状态，不会由于凝固后受到挤压、拉伸、揉搓等变形导致金属断裂、从基材表面剥离等问题影响，并且保持金属颗粒的均匀成片。

第一金属颗粒32，其用以屏蔽x射线，可选用铋、钨、氧化钨、氧化钡、硫酸钡、稀土金属和稀土金属氧化物。相比传统的铅屏蔽材料而言，无毒，对人体无损害。第二金属颗粒33，其用以屏蔽无线电磁波，银、银包铜、铜、铁、铁氧体、镍和坡莫合金。

优选地，上述金属颗粒中，铁粉、镍粉、铋粉、四氧化三铁的粒径在50nm-20μm；所述的钨粉、氧化钨、氧化钡粒径在1μm-40μm；所述的硫酸钡粒径在1μm-5μm；所述的稀土金属粒径在50-500nm。

如图2所示，屏蔽涂层3可由一层或多层金属薄膜构成，每一层金属薄膜可通过一次刷涂操作形成，每层金属薄膜的厚度控制在10μm-1000μm，屏蔽涂层3的整体厚度可根据屏蔽效果进行选定，优选地，屏蔽涂层3的整体厚度可控制在1000μm以下，该厚度下的屏蔽涂层3的屏蔽效果即可达到较好的效果，继续刷涂屏蔽涂料的增幅效果不明显。通过多次刷涂的方式形成屏蔽涂层3比刷涂一次形成的屏蔽涂层3的屏蔽效果更佳，屏蔽材料铺设在底涂层2上可更佳均匀。

优选地，屏蔽涂料包括2种，1种屏蔽涂料是以液态金属31作为连接剂的、均匀混合的第一金属颗粒32，第2种屏蔽涂料是以液态金属31作为连接剂的、均匀混合的第二金属颗粒33，形成屏蔽涂层3的过程中，可通过两种逐一刷涂的方式形成屏蔽涂层，例如先刷一层第一种屏蔽涂料，然后再在第一种屏蔽涂料形成的金属薄膜的基材上刷涂第二种屏蔽涂料，如此反复，直至得到所需的屏蔽涂层3。

防水封装层4可选用uv环氧丙烯酸酯、uv聚氨酯丙烯酸酯、uv聚醚丙烯酸酯、uv聚酯丙烯酸酯、uv不饱和聚酯、聚二甲基硅烷、柔软性聚丙烯酸、柔软性聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、聚四氟乙烯、氟烯烃与乙烯基醚共聚树脂、氟硅树脂。上述材料具有良好的气密性和防水性，可满足屏蔽织物的水洗等清洁处理。优选地，本发明实施例中的防水封装层4的厚度选择范围在10μm–100μm。

本发明实施例中的屏蔽织物的整体厚度可控制在50μm–2000μm，例如50μm、80μm、120μm、300μm、350μm、400μm、800μm、900μm、1200μm、1300μm、1450μm、1800μm、1970μm、2000μm。经试验测得，本发明实施例中的屏蔽织物的电磁屏蔽效能可达到80db(30m-40ghz)，x射线屏蔽铅当量可达到0.6mm/1mm，屏蔽层电阻可达到0.5mω/sq到1kω/sq。

现在参照图3，图3示出了本发明实施例中一种屏蔽织物的制备流程图，如该流程图所示，本发明公开了一种屏蔽织物的制备方法，包括：

步骤s11、将底涂材料涂覆在织物基底层表面，填充所述织物基底层1表面间隙，固化后形成底涂层2；

步骤s12、将均匀混合有2种及2种以上金属颗粒的液态金属涂覆在所述底涂层上，待其固化后，在其上再次涂覆所述液态金属，直至形成所需厚度的屏蔽涂层3；

其中，所述2种及2种以上的金属颗粒至少存在1种金属颗粒用以屏蔽x射线，以及存在1种金属颗粒用以屏蔽无线电波；

步骤s13、在形成的所述屏蔽涂层上涂覆防水材料，固化后形成防水封装层4。

其中，织物基底层1、底涂层2、屏蔽涂层3和防水封装层4的材料选择及尺寸厚度可通过上述实施例中的阐述的范围中进行选择，屏蔽涂层3的结构亦可参考上述实施例所描述的方式，由多层金属薄膜构成。

在一些实施例中，步骤s12之前，还包括：制作形成屏蔽涂层3的屏蔽涂料，包括：

步骤1、将液态金属31与第一金属颗粒32和/或第二金属颗粒33按比例(例如比重)进行混合；

步骤2、然后对混合物进行球磨搅拌处理，结束后分离物料；

步骤3、将分离出的物料再次送入立式捏合机中进行捏合处理，待处理结束后，得到屏蔽涂料，实现金属颗粒在液态金属中均匀混合的效果。

在一些实施例中，在步骤s11之前，还包括：对织物基底进行剪裁，去除表面的污物和杂质等常规表面处理。

在一些实施例中，步骤s12和步骤s13在惰性气体或真空环境下操作，避免液态金属接触空气产生氧化反应，导致液态金属的电学性质降低的问题。

在一些实施例中，在步骤13之后，还包括加入柔顺剂，对屏蔽织物进行柔顺处理。

为了便于更快的理解本发明实施例中的屏蔽织物的实施例及其效果，本发明公开了以下具体实施例。

实施例1

1)屏蔽材料制备：

步骤1：将镓铟金属按照镓铟质量比为1:3称重并在真空炉下熔炼；

步骤2：将100g液态金属与10g镍粉、5g镍粉、15g铋粉、4g四氧化三铁称重后，分别加入到真空球磨机中，以玛瑙罐为球磨容器，加入体积为物料150％的研磨介质，在1000r/min转速条件下，球磨30分钟；分离出料。

步骤3：将上述物料转移到立式捏合机中，在100r/min转速下捏合140分钟；出料，放入-25℃环境下储存。

2)屏蔽纺织品制备：

步骤1：将纺织品基材进行剪裁，去除表面的污物和杂质，并将基材固定。

步骤2：在基底表面利用刷涂等方法涂覆底涂层，并采用鼓风干燥箱干燥固化或在自然条件下干燥固化。

步骤3：在氮气、氩气等惰性气体保护或真空条件下，利用丝印、柔板印刷、旋涂、平涂、喷涂等方法将屏蔽材料涂覆到底涂层表面，每次涂覆厚度在50μm。在30℃条件下，放置1.5h；待屏蔽材料完全固化后，进入下一道工序。

步骤4：按上述方法共计涂覆3次，总厚度150μm。

步骤5：以喷涂或刷涂的方法在最外层屏蔽材料层表面制备防水层，并采用光固化或热固化法完成固化。

步骤6：对上述屏蔽纺织品做必要的后处理，如施加柔软剂。

实施例2

1)屏蔽材料制备：

步骤1：将液态金属按照铋锡质量比为1:1称重并在真空炉下熔炼；

步骤2：将100g液态金属与5g镍粉、5g铁粉、10g铋粉、10g硫酸钡称重后，分别加入到真空球磨机中，以玛瑙罐为球磨容器，加入体积为物料180％的研磨介质，在1000r/min转速条件下，球磨50分钟；分离出料。

步骤3：将上述物料转移到立式捏合机中，在100r/min转速下捏合140分钟；出料，放入-20℃环境下储存。

2)屏蔽纺织品制备：

步骤1：将纺织品基材进行剪裁，去除表面的污物和杂质，并将基材固定。

步骤2：在基底表面利用淋涂等方法涂覆底涂层，并采用鼓风干燥箱干燥固化或在自然条件下干燥固化。

步骤3：在氮气、氩气等惰性气体保护或真空条件下，利用丝印方法将屏蔽材料涂覆到底涂层表面，每次涂覆厚度在20μm。在30℃条件下，放置1h；待屏蔽材料完全固化后。

步骤4：按上述方法共计涂覆两次，总厚度40μm。

步骤5：以喷涂或刷涂的方法在最外层屏蔽材料层表面制备防水层，并采用热固化法完成固化。

步骤6：对上述屏蔽纺织品做必要的后处理，如施加柔软剂。

实施例3

1)屏蔽材料1制备：

步骤1：将液态金属按照铋铟质量比为8:2称重并在真空炉下熔炼；

步骤2：将100g液态金属与5g铁粉、5g钨粉、10g硫酸钡、5g氧化钕称重后，分别加入到真空球磨机中，以玛瑙罐为球磨容器，加入体积为物料180％的研磨介质，在1000r/min转速条件下，球磨50分钟；分离出料。

步骤3：将上述物料转移到立式捏合机中，在100r/min转速下捏合140分钟；出料，放入-30℃环境下储存。

屏蔽材料2制备：

步骤1：将液态金属按照镓锡质量比为8:2称重并在真空炉下熔炼；

步骤2：将100g液态金属与5g镍粉、20g银铜粉、10g四氧化三铁、5g铋粉称重后，分别加入到真空球磨机中，以玛瑙罐为球磨容器，加入体积为物料150％的研磨介质，在900r/min转速条件下，球磨60分钟；分离出料。

步骤3：将上述物料转移到立式捏合机中，在140r/min转速下捏合60分钟；出料，放入-30℃环境下储存。

2)屏蔽纺织品制备：

步骤1：将纺织品基材进行剪裁，去除表面的污物和杂质，并将基材固定。

步骤2：在基底表面利用喷印法制备底涂层，并采用鼓风干燥箱干燥固化或在自然条件下干燥固化。

步骤3：在氮气、氩气等惰性气体保护或真空条件下，利用平涂方法将屏蔽材料1涂覆到底涂层表面，涂覆厚度在20μm。

步骤4：按上述方法将屏蔽材料2涂覆在上述涂层表面，屏蔽材料2每次涂覆厚度50μm，共计涂覆两次。

步骤5：以喷涂或刷涂的方法在最外层屏蔽材料层表面制备防水层，并采用紫外光照完成固化。

步骤6：对上述屏蔽纺织品做必要的后处理，如施加柔软剂。

针对本发明所公开的具体实施例1-3，在此以现有技术中的3个对比例对本发明实施例中的屏蔽织物的效果予以说明。其中，对比例1为用某市售导电银浆涂覆在涤纶基材上制备的屏蔽纺织品，对比例2为用某市售含铅薄膜(厚度1mm)。对比例3为某市售磁控溅射导电银涂层的屏蔽织物。

从上表的对比数据可以看到，本发明实施例中描述的导电织物具有较高的电磁和x射线屏蔽效能。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。