一种伪装隐身遮障材料及制备方法

本发明属于电子材料中隐身材料领域，尤其涉及一种可见光-红外-雷达伪装隐身遮障材料及其制备方法。

背景技术：

雷达、红外(近红外、远红外)、可见光探测技术都是基于反射原理形成的。随着军事技术的发展，曾经单一的雷达探测技术逐渐向可见光、红外、雷达等多频段探测方向转型。新型探测技术的出现严重威胁到战场上武器的生存概率和生存时间，因此，可见光、红外、雷达多频谱隐身材料成为了各国隐身材料的研制重点。

目前的包括结构型和涂覆型两类。其中，结构型就是在材料表面形成凸凹(凸起和凹陷)不平的表面，形成对电磁波的多维吸收和散射，使隐身材料具有防可见光、近红外、远红外、雷达波等多频段电磁波的侦查的效果。制备这种材料时，目前的方法是使用热塑性材料加工后，再采用表面带凸起和凹陷的模具进行热压脱模制备。这种方式虽然可行，但是需要提前开模、成本较高，且制备过程繁琐效率低、例如在制作大张的隐身材料时，由于模具的覆盖面积有限，需要多次进行热压定型才可以完成一张大隐身材料的制作。这种制备方法也不适用于含有金属纤维的隐身材料的制备，因为金属纤维硬度较大，在热压过程中容易拱起，需要增大热压的压力才能达到预期的效果。此外，要在这类材料表面涂刷吸波/防腐涂料时，也存在缺陷，如在热压前涂刷涂层，热压时因温度压力较高易导致涂层材料与模具接触位置的涂料脱落，若在热压后涂刷，又因凹凸不平的表面而导致涂层的涂刷易遗漏和留白。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种伪装隐身遮障材料的制备方法，其解决了现有结构型吸波材料制备工艺的成本高、步骤繁琐、效率低等技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供一种伪装隐身遮障材料的制备方法，包括步骤：

s1、采用高热收缩率的化纤长丝和低收缩率的金属混纺纱织造成网格状基布，基布上格子中间部分为金属混纺纱，格子的四边为高热收缩率的化纤长丝；化纤长丝的收缩率是金属混纺纱收缩率的4倍以上；金属混纺纱由阻燃纤维和金属纤维混纺制成；

s2、在基布表面涂刷功能涂层；

s3、高温定型处理，基布在120℃～140℃高温下定型，各部位发生不同程度的收缩，在表面形成沙丘状的突起和沟壑。

根据本发明较佳实施例，其中，s1中，金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法进行织造；格子中间部分，金属混纺纱的织造方法为平纹或者一上两下的斜纹(1/2斜纹)；格子四边，化纤长丝的织造方法为两上两下(2/2)或两上四下(2/4)；每个格子四边的化纤长丝的浮长线为格子上金属混纺纱浮长线的2-3倍。这种织造方法，会让格子的四边非常松散，而格子中间部分很紧密。

根据本发明较佳实施例，s1中，金属纤维在所述基布中的质量百分含量为0.2-9.5％。

根据本发明较佳实施例，s2中，所述涂层为吸波材料涂层、红外伪装遮障材料涂层、防腐材料涂层及阻燃材料涂层中的任一种或两种以上的叠加/混合。吸波材料包括但限于铁氧体系列、微粉、多晶铁磁性纤维、电介质陶瓷、导电纤维。优选地，防腐材料可为石墨烯和/或cnt增强的聚氨酯涂层。阻燃材料的涂层可为环保透明阻燃涂层胶。

根据本发明较佳实施例，s1中，所述金属混纺纱制备方法如下：

s11:将阻燃纤维和金属纤维按照配比，采用条混工艺混合制成混合纤维条，经过3-5道并条工艺使纤维混纺均匀，制得克重为2.6～3.6g/米的纤维条；

s12:将纤维条送入牵伸倍数5～7.5倍的粗纱工序得到粗纱条，对粗纱条进行加捻，捻度在20～30捻/米，以保证粗纱条的强力；

s13:将粗纱条送入细纱工序进一步牵伸并加捻，以保证纱线条干均匀，牵伸倍数28～30倍得到克重为2.0～3.69g/100米的细纱；

s14:将2～4根细纱并合加捻，以保证金属纤维呈多螺旋式与阻燃纤维抱合，增加金属纤维的弯曲面和毛羽，制得所述金属混纺纱。

这些金属纤维的毛羽和弯曲面可以大大增加隐身材料对雷达、可见光、红外等信号的吸收和散射作用。

根据本发明较佳实施例，s11中，以质量分数90～99.5％的阻燃纤维和10～0.5％的金属纤维的重量配比混纺。

优选地，所述化纤长丝的细度为700～1000d。

优选地，所述金属混纺纱中的金属纤维是铁磁性合金纤维(例如不锈钢金属纤维或镍合金纤维等)。优选地，所述化纤长丝为涤纶长丝、锦纶长丝、丙纶长丝、晴纶长丝中的一种或几种。优选地，所述阻燃纤维是芳纶纤维、腈氯纶、酚醛纤维、聚苯并咪唑(pbi)纤维、pbo纤维、芳砜纶(psa)等中的一种或几种。

优选地，s11中，条混工艺使用的金属纤维条和阻燃纤维条分别可以按照如下方式制备：(1)阻燃纤维条通过开松、梳棉机梳理制得。2)金属纤维条可通过将多根金属丝束拉伸牵切制得。

根据本发明较佳实施例，s14中，所述金属混纺纱的线密度为60tex～150tex。

根据本发明较佳实施例，s11中，所述金属纤维长度为38mm～80mm，所述阻燃纤维长度为38mm～51mm。

根据本发明较佳实施例，s1中，所述基布的织造方法为：

步骤1：整经：

将金属混纺纱与化纤长丝按30mm～50mm的带状排列卷绕到织轴上，且化纤长丝的卷绕张力比金属混纺纱的卷绕张力大1.8-2.5g；

步骤2:穿筘：

将化纤长丝穿在后部综丝，将金属混纺纱穿在前部综丝；

穿筘时，可根据纱支粗细调整密度，例如每根综丝穿入一根纱线，每个筘齿穿入2根纱线；也可以调整成其他的；

步骤3：织造：

织造时，控制纬纱密度在98～200根/10cm、面料克重在180g～260g/m²，将金属混纺纱与化纤长丝按照30mm～50mm/4-10mm规律排列作为纬纱与经纱交织，金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法；具体地，金属混纺纱的织造方法为平纹或一上两下的斜纹(1/2斜纹)，化纤长纤的织造方法为2/2或2/4，使两者浮长线的比例为1/2～1/3。

其中，按30mm～50mm的带状排列主要是根据经密和网格状基布的格子尺寸、筘号来确定的，主要用于控制基布上格子的尺寸。

采用上述特点的金属混纺纱和化纤长丝和织造方法，制得的基布，金属混纺纱部分的结构紧密，其化纤长丝部分的结构松散，面料在后续处理(阻燃背胶、涂覆功能性涂层、高温定型)过程中，由于金属混纺纱的收缩率很低，而化纤长丝的收缩率要大的多，两种材质变形率不同，金属混纺纱的部分拱起出现沙丘状的突起，而化纤长丝的部分收缩成沟壑状，这些突起和沟壑的表面结构，形成对电磁波多维的吸收和散射作用，降低电磁波的反射率，起到对可见光、雷达波、红外光的隐身效果。

另一方面，本发明实施例提供一种伪装隐身遮障材料，其是采用上述任一实施例的方法制备得到。

其中，所述基布中，阻燃纤维含量是85-95％，金属纤维丝含量是0.2-9.5％，化纤长丝的含量是4.5-6％。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明在伪装隐身遮障材料的制备方法，其主要是通过不同材料自身的收缩率不同，以及在织造过程中将化纤长丝和金属混纺纱按一定的规律排列织成网格状基布，并在同一布面采用不同的织造方法，以化纤长丝的织造结构松散，而金属混纺丝的织造结构紧密，在后续阻燃背胶、涂覆功能性涂层、高温定型(120-140℃)后，基布自然而然地产生变形收缩和拱起，在金属混纺纱部分出现沙丘状的突起，而在长丝部分收缩成沟壑，这些突起和沟壑的表面形成对电磁波多维的吸收和散射作用，降低电磁波的反射率。

因此，本发明方案至少具有如下的几个优点：

(1)不需要预先制作热压模具，可以节省成本；(2)适宜制作大张的吸波隐身材料，减少工序、缩短工艺周期；(3)在织造得到基布后且在热定型之前，可涂刷吸波/阻燃/防腐涂层中的一种或几种，此时基布为平整状，具有涂刷简单易于操作和不易遗漏的优点。(4)在基布织造完成后，涂刷某些功能涂层的同时伴随着加热，也会使基布发生变形收缩形成突起和沟壑，因此s3的高温定型处理可能是与s2同步完成。(5)本发明的方法可以制作对雷达/可见光/红外隐身的遮障材料或同时具备对雷达、可见光和红外隐身的遮障材料。

附图说明

图1为本发明的制备方法制备的基布的表面形态示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明的整体技术思路是采用金属纤维制作基布，制作基布的选材包括阻燃纤维、高收缩率化纤长丝、具有对电磁波吸收特性的金属纤维丝；在制作时，首先将金属纤维和阻燃纤维制成金属混纺纱，再利用金属混纺纱和化纤长丝织造基布，在同一布面针对不同材料采用不同的织造方法，使收缩率大的长丝部分结构松散，而收缩率小的金属混纺纱结构紧密，再后续涂层加热定型过程中，使基布因为材料属性和不同材料织造方法的不同，在热处理时，基布自然而然地发生变形，其中结构紧密且收缩率小的金属混纺纱部分出现沙丘状的突起，而结构松散且收缩率大的部分则收缩成沟壑状，这些分布在基布表面的突起和沟壑结构，形成对电磁波多维的吸收和散射，降低电磁波的反射率。其中，在后续热定型之前，还可以在基布表面涂覆吸波涂层、红外伪装遮障材料涂层、防腐涂层或阻燃涂层。当涂布防腐涂层或阻燃涂层时，优选为透明涂层。

本发明的方案可以归纳为如下三步：

s1、采用高热收缩率的化纤长丝和低收缩率的金属混纺纱织造成网格状基布(如图1所示)，基布上格子的中间部分为金属混纺纱，格子的四边为高热收缩率的化纤长丝；化纤长丝的收缩率是金属混纺纱收缩率的4倍以上；其中，每个格子四边的化纤长丝的浮长线为格子上金属混纺纱浮长线的2-3倍；金属混纺纱由阻燃纤维和金属纤维混合制成；

s2、在纺织得到所述基布后，对所述基布表面涂刷功能涂层；

s3、在高温下定型，基布在高温下各部位发生不同程度的收缩，在表面形成沙丘状的突起和沟壑。

其中，金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法进行织造；格子内，金属混纺纱的织造方法为平纹或者1/2斜纹；格子四边，化纤长丝的织造方法为2/2或2/4。

上述技术方案，具体的实施过程可按照如下步骤进行：

(1)纺纱

将阻燃纤维和金属纤维按照重量配比(90～99.5:10～0.5)采用条混工艺进行混合制成混合纤维条，经过3-5道并条工艺使纤维混纺均匀，得到米克重控制在2.6～3.6g的纤维条。其中，金属纤维的主体长度为38mm～80mm，阻燃纤维的主体长度控制在38mm～51mm。如此，可增加金属纤维的毛羽突出在纱线表面，有利于对电磁波的吸收和散射。

随后进入牵伸倍数5～7.5倍的粗纱工序，并对粗纱条进行加捻，捻度在20～30捻/米，以保证粗纱条的强力，然后进入细纱工序对粗纱条进一步牵伸并加捻，牵伸倍数28～30倍，以保证纱线条干均匀，且满足织造对强力的要求。制备的金属混纺纱，克重为2.0～3.69g/100米(铁磁合金纤维)，线密度为60tex～150tex左右。

(2)织造基布

整经时，将线密度为60tex～150tex的金属混纺纱与700～1000d的化纤长丝，按30mm～50mm的带状排列，卷绕到织轴上。且化纤长丝的卷绕张力要比混纺纱的卷绕张力大2g左右。

穿筘时，为保证化纤长丝部分织造时开口清晰，将化纤长丝穿在后部综丝，金属混纺纱由于弹性小，穿在前部综丝。

织造时，纬纱密度控制在98～200根/10cm之间，面料克重在180g～260g/m²。将线密度60tex～150tex金属混纺纱与细度700～1000d的化纤长丝按30mm～50mm/4-10mm规律排列，金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法；具体地，金属混纺纱部分织造方法为平纹或者1/2斜纹，化纤长丝部分织造方法为2/2或者2/4，使两者浮长线的比例为1/2～1/3。其中，化纤长丝的收缩率为金属混纺纱收率的4倍以上。

最终，所织造基布的布面，金属混纺纱部分结构紧密，化纤长丝部分结构松散。

(3)涂层

在上述基布表面喷涂功能涂层。

功能涂层可为吸波涂层、防腐涂层、阻燃涂层中的一种或几种的叠加。例如，可以先喷涂一层吸波涂层(例如该吸波涂层为铁氧体吸波涂层)，然后在吸波涂层表面喷涂一层阻燃涂层(如酚醛树脂涂层)。

(4)热处理

在120℃～140℃处理20-60s，此时基布表面发生严重的变形，金属混纺纱部分出现沙丘状的突起，化纤长丝部分收缩成沟壑状，突起和沟壑的结构对电磁波多维的吸收和散射作用，降低电磁波的反射率，起到对可见光、雷达波、红外光的隐身效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

实施例1

本实施例提供一种伪装隐身遮障材料，按如下方法制备：

(1)纺纱

阻燃纤维采用48mm～51mm的对位芳纶纤维，金属纤维是铁磁合金纤维(φ0.4mm)。二者按照重量配比9:1采用条混工艺进行混合制成混合纤维条，经过4道并条工艺使纤维混纺均匀，得到米克重2.7g的纤维条。随后进入牵伸倍数6倍的粗纱工序，对纤维条继续牵伸、加捻，捻度为25捻/米，以保证粗纱条的强力，然后进入细纱工序对粗纱条进一步牵伸并加捻，牵伸倍数30倍，以保证纱线条干均匀，且满足织造对强力的要求。制备的金属混纺纱，克重为3.52g/100米，线密度约为110tex。

(2)织造基布

整经时，将金属混纺纱与800d涤纶长丝按40mm的带状排列，卷绕到织轴上。且化纤长丝的卷绕张力要比混纺纱的卷绕张力大2g。涤纶长丝的收缩率是金属混纺纱收缩率的4.5倍。

穿筘时，为保证化纤长丝部分织造时开口清晰，将化纤长丝穿在后部综丝，金属混纺纱由于弹性小，穿在前部综丝。每根综丝穿入一根纱线，每个筘齿穿入2根纱线。

织造时，将金属混纺纱与800d涤纶长丝按34mm/6mm规律排列作为纬纱与经纱交织，纬纱密度控制在120根/10cm、面料克重约为242g/m²。金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法；具体地，金属混纺纱部分织造方法为平纹，化纤长丝部分织造方法为2/2，使两者浮长线的比例为1/3。

最终，基布中阻燃纤维含量是85.8％，金属纤维丝含量为8.9％，化纤长丝的含量是5.3％。

(3)涂层

在上述基布反面防水背胶2遍，正面喷涂2次透明的聚氨酯涂层。

(4)热处理

在140℃处理35s，对涂层后的面料进行定型，金属混纺纱部分出现沙丘状的突起，化纤长丝部分收缩成沟壑状，形成对电磁波多频段的吸收和散射作用，降低电磁波的反射率，起到对可见光、雷达波、红外光的隐身效果。

经测试，实施例1制备的隐身材料在2ghz～18ghz，26.5ghz～40ghz频段范围内，电磁波衰减值达到12.6-14.5db。

实施例2

本实施例提供一种伪装隐身遮障材料，按如下方法制备：

(1)纺纱

阻燃纤维采用48～51mm的阻燃芳纶，金属纤维是不锈钢(φ0.4mm)。二者按照重量配比9.5:0.5采用条混工艺进行混合制成混合纤维条，经过5道并条工艺使纤维混纺均匀，得到米克重3.2g的纤维条。随后进入牵伸倍数6倍的粗纱工序，对纤维条继续牵伸、加捻，捻度为25捻/米，以保证粗纱条的强力，然后进入细纱工序对粗纱条进一步牵伸并加捻，牵伸倍数30倍，以保证纱线条干均匀，且满足织造对强力的要求。制备的金属混纺纱，克重为3.62g/100米，线密度约为120tex。

(2)织造基布

整经时，将金属混纺纱与800d锦纶长丝按40mm的带状排列，卷绕到织轴上。且化纤长丝的卷绕张力要比混纺纱的卷绕张力大2g。涤纶长丝的收缩率是金属混纺纱收缩率的4.2倍。

穿筘时，为保证化纤长丝部分织造时开口清晰，将化纤长丝穿在后部综丝，金属混纺纱由于弹性小，穿在前部综丝。每根综丝穿入一根纱线，每个筘齿穿入2根纱线。

织造时，将金属混纺纱和800d锦纶长丝按照34mm/6mm规律排列作为纬纱与经纱交织，纬纱密度控制在150根/10cm之间、控制面料克重约为251g/m²。金属混纺纱和化纤长丝在同一布面采用不同的织造方法；具体地，金属混纺纱部分织造方法为1/2斜纹，化纤长丝部分织造方法为2/4，使二者浮长线的比例约为1/3。

最终，基布中阻燃纤维含量是85.9％，金属纤维丝含量为9.5％，化纤长丝的含量是4.6％。

(3)涂层

在上述基布表面先做阻燃拒水，防水背胶2遍，最后做防水涂层。

(4)热处理

在140℃处理30s，对涂层后的面料定型，金属混纺纱部分出现沙丘状的突起，化纤长丝部分收缩成沟壑状，形成对电磁波多维的吸收和散射作用，降低电磁波的反射率，起到对可见光、雷达波、红外光的隐身效果。

经测试，实施例2制备的隐身材料在2ghz～18ghz，26.5ghz～40ghz频段范围内，电磁波衰减值达到14.8-18.7db。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。