一种近红外伪装母粒及其制备方法以及近红外伪装纤维和面料

1.本发明涉及伪装材料技术领域，尤其涉及一种近红外伪装母粒及其制备方法以及近红外伪装纤维和面料。


背景技术：

2.随着科技的不断进步，多种高尖端侦查和制导设备被投入到军事应用中，使得现代侦查、瞄准技术发展到很高水平。相对应的反侦察、伪装设备做出相应改进变得尤为重要。伪装技术可以通过控制人员的声音、装备表面的红外特征、光和雷达波反射频率等，降低军事目标被红外、雷达等侦查设备发现的概率。
3.红外探测技术较其他探测技术在侦察距离、精度、隐蔽性及抗干扰性等方面有明显的优势，可以实现在夜间等黑暗环境中对物体的探测，应用最为广泛。因此，研究降低装备红外线发射和削弱敌方红外探测效能的红外伪装技术、开发相应的近红外伪装材料变得尤为重要。
4.任何高于绝对温度的物体都可成为红外辐射源，大气中对波长处于0.76～1.5μm、3～5μm、8～14μm 3个波段的红外线具有较高的透射率。而近红外探测波段主要集中在700～1200nm，这一波段与可见光波段接近，穿透力更强。近红外光没有颜色，人们通过侦察设备可以看到物体的亮度，这种亮度与物体的反射率相关性。而目标被侦察到多是因为其亮度与背景不同，所以对于近红外伪装，应当保持目标的亮度与背景相近，使二者在近红外波段具有相近的反射率。
5.目前的研究中，多采用伪装染料实现伪装。伪装染料以还原染料与分散染料为主，适用于棉、涤棉混纺织物的染色。这种方法需要先配制染料，然后再对织物进行染色，步骤复杂，且染色效果受染色方法的影响较大。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种近红外伪装母粒以及近红外伪装纤维及其制备方法和面料。本发明提供的近红外伪装纤维无需染色，能够适应广谱的变化环境，且伪装效果好。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
8.一种近红外伪装母粒，制备原料包括功能粉体和化纤；所述功能粉体包括铝系粉体、钴系粉体、稀土系粉体和氧化锌粉体中的一种或几种；所述铝系粉体包括金属铝粉或掺铝氧化锌，所述钴系粉体包括含钴金属氧化物或含钴矿物盐，所述稀土系粉体包括含稀土金属氧化物或含稀土矿物盐；所述近红外伪装母粒中功能粉体的质量分数为10％以上。
9.优选的，所述近红外伪装母粒中功能粉体的质量分数为10～50％。
10.优选的，所述功能粉体为功能微粉体，所述功能微粉体的粒径为20nm～5μm。
11.优选的，所述化纤包括涤纶或锦纶。
12.本发明还提供了上述方案所述近红外伪装母粒的制备方法，包括以下步骤：将功能粉体与化纤混合进行熔融挤出，得到近红外伪装母粒。
13.本发明还提供了一种近红外伪装纤维，由上述方案所述的近红外伪装母粒和化纤混纺得到；以所述近红外伪装纤维的质量为100％计，所述近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为0.1％以上。
14.优选的，所述近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为0.1～5％。
15.优选的，当所述近红外伪装纤维中的功能粉体为铝粉和氧化锌时，所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为0.1～2％，氧化锌的质量分数为0.1～2％；
16.当所述近红外伪装纤维中的功能粉体为钴系粉体时，所述近红外伪装纤维中钴系粉体的质量分数为0.1～2.5％；
17.当所述近红外伪装纤维中的功能粉体为稀土系粉体时，所述近红外伪装纤维中稀土系粉体的质量分数为0.1～2.5％。
18.本发明还提供了一种红外伪装面料，由上述方案所述的近红外伪装纤维制备得到。
19.本发明提供了一种近红外伪装母粒，制备原料包括功能粉体和化纤；所述功能粉体包括铝系粉体、钴系粉体、稀土系粉体和氧化锌粉体中的一种或几种；所述铝系粉体包括金属铝粉和/或掺铝氧化锌，所述钴系粉体为含钴金属氧化物或含钴矿物盐，所述稀土系粉体为含有稀土金属氧化物或含稀土矿物盐；所述近红外伪装母粒中功能粉体的质量分数为10％以上。本发明将功能粉体掺杂到化纤中，得到近红外伪装母粒，利用该母粒可以制备得到具有伪装效果的纤维。
20.本发明提供了一种近红外伪装纤维，由上述方案所述的近红外伪装母粒和涤纶混纺得到；以所述近红外伪装纤维的质量为100％计，所述近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为0.1％以上。本发明利用近红外伪装母粒和涤纶混纺得到具有伪装效果的纤维，采用本发明的纤维制备伪装面料，无需进行染色，无需调配染料的成分，无需对纤维进行复杂的染色，伪装效果好，且伪装效果不受染色方法的影响。进一步的，本发明还能通过调整功能粉体的种类和添加量调控近红外伪装纤维的红外反射率，从而得到适用于不同环境的伪装纤维。
附图说明
21.图1为1～6号面料以及对比样品1～2在近红外波段的反射率测试结果；
22.图2为6号面料和7号面料在近红外波段的反射比测试结果；
23.图3为6号面料以及对比样品1～2在在近红外观测仪下的观测结果；
24.图4为对比样品1、6号面料与7号面料在水泥地背景下的观测结果。
具体实施方式
25.本发明提供了一种近红外伪装母粒，制备原料包括功能粉体和化纤。
26.在本发明中，所述化纤优选为涤纶或锦纶。
27.在本发明中，所述功能粉体包括铝系粉体、钴系粉体、稀土系粉体、氧化锌粉体等中的一种或几种；所述铝系粉体包括金属铝粉和/或掺铝氧化锌。
28.在本发明中，所述钴系粉体包括含钴金属氧化物和/或含钴矿物盐，所述含钴金属氧化物优选为含有0.1～0.5wt％氢氧化钴的氧化铁；所述含钴矿物盐优选为含钴量0.1～0.5wt％的硫铁矿；
29.在本发明中，所述稀土系粉体包括含稀土金属氧化物和/或含稀土矿物盐；所述含稀土金属氧化物优选为含有0.05～0.5wt％碳酸镧的三氧化二铬；所述含稀土矿物盐优选为磷钇矿、云母或离子吸附型稀土矿；所述含稀土矿物盐中稀土元素的含量优选为0.05～0.15wt％。
30.在本发明的具体实施例中，所述近红外伪装母粒中的功能粉体优选为铝粉、氧化锌、含钴矿物盐或含稀土矿物盐，在本发明的的具体实施例中，每种近红外伪装母粒中掺杂一种功能粉体，便于后续制备近红外伪装纤维时对功能粉体的种类和用量进行调配。
31.在本发明中，所述近红外伪装母粒中功能粉体的质量分数为10％以上，优选为10～50％。
32.在本发明中，所述功能粉体优选为功能微粉体，所述功能微粉体的粒径优选为20nm～5μm，更优选为100nm～4μm。
33.本发明还提供了上述方案所述近红外伪装母粒的制备方法，包括以下步骤：将功能粉体与化纤混合进行熔融挤出，得到近红外伪装母粒。
34.在本发明中，所述化纤优选为化纤切片，具体优选为涤纶切片或锦纶切片；所述螺杆挤出的熔融温度优选为280℃，所述熔融挤出具体优选为双螺杆挤出；在熔融挤出过程中，化纤切片发生熔融，并和功能粉体充分混合，挤出后得到近红外伪装母粒。
35.在本发明的具体实施例中，优选将每种功能粉体单独和化纤切片进行螺杆挤出，得到多种近红外伪装母粒，根据功能粉体的种类，所得近红外伪装母粒分别为铝系粉体近红外伪装母粒、钴系粉体近红外伪装母粒、稀土系粉体近红外伪装母粒或氧化锌粉体近红外伪装母粒。
36.本发明还提供了一种近红外伪装纤维，由上述方案所述的近红外伪装母粒和涤纶混纺得到；以所述近红外伪装纤维的质量为100％计，所述近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为0.1％以上，优选为0.1～5％，更优选为0.5～4.5％。
37.本发明对所述近红外伪装纤维的规格没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的规格即可，在本发明的具体实施例中，所述近红外伪装纤维的规格优选为150d。
38.本发明还提供了一种红外伪装面料，由上述方案所述的近红外伪装纤维或上述方案所述制备方法制备的近红外伪装纤维制备得到。在本发明中，优选将所述近红外伪装纤维进行经纬编织，得到所述红外伪装面料。
39.在本发明中，近红外伪装纤维中功能粉体的种类和添加量都会影响所得面料的近红外反射率，本发明优选通过纤维中功能粉体种类和添加量对面料的近红外反射率进行调控，以得到和目标环境的近红外反射率相近的近红外伪装面料。在本发明中，所述近红外伪装面料在750-1200nm处的近红外反射率可调范围为15～70％。在本发明的具体实施例中，优选先测试目标环境的近红外反射率，然后根据功能粉体的近红外反射率，对功能粉体的种类和添加量进行调试。
40.在本发明的具体实施例中，优选将铝粉与氧化锌混合使用，将含钴矿物盐粉体单独使用，将含稀土矿物盐粉体单独使用。
41.在本发明的具体实施例中，当所述功能粉体为铝粉和氧化锌时，所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数优选为0.1～2％，更优选为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％或0.5％，氧化锌的质量分数优选为0.1～2％，更优选为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％或2％。
42.在本发明的具体实施例中，当所述近红外伪装纤维中的功能粉体为钴系粉体时，所述近红外伪装纤维中钴系粉体的质量分数优选为0.1～2.5％，更优选为0.5～2％。
43.在本发明的具体实施例中，当所述近红外伪装纤维中的功能粉体为稀土系粉体时，所述近红外伪装纤维中稀土系粉体的质量分数优选为0.1～2.5％，更优选为0.5～2％。
44.在本发明的具体实施例中，当所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为0.4％，氧化锌的质量分数为1.6％时，所得纤维记为1号纤维；当所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为0.8％，氧化锌的质量分数为1.2％时，所得纤维记为2号纤维；当所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为1.2％，氧化锌的质量分数为0.8％时，所得纤维记为3号纤维；当所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为1.6％，氧化锌的质量分数为0.4％时，所得纤维记为4号纤维；当所述近红外伪装纤维中铝粉的质量分数为0.5％，氧化锌的质量分数为2％时，所得纤维记为5号纤维，将5种纤维分别加工制作为1-5号近红外伪装面料，其中1号面料在750nm-1200nm范围内的近红外反射率为26～37％，2号面料在750nm-1200nm范围内的近红外反射率为29～42％，3号面料在750nm-1200nm范围内的近红外反射率为21～34％，4号面料在750nm-1200nm范围内的近红外反射率为18～31％，5号面料在750nm-1200nm范围内的近红外反射率为35～43％。
45.在本发明的具体实施例中，当所述功能粉体为含0.2wt％碳酸镧的三氧化二铬粉体，且近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为1％时，所得纤维记为6号纤维；当所述功能粉体为含钴量0.1wt％的硫铁矿粉体，且近红外伪装纤维中功能粉体的质量分数为1％时，所得纤维记为7号纤维。将6号与7号纤维加工制作为近红外伪装面料，所得6号面料在750～1200nm处的近红外反射率为9～15％；7号面料在750～1200nm处的近红外反射率为15～18％。
46.在本发明的具体实施例中，可以根据具体需要调控纤维中的功能粉体种类和添加量，得到具有不同近红外反射率的近红外伪装面料。
47.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
48.下列实施例中，铝粉与氧化锌粉采购自上海杳田纳米新材料有限公司，含稀土氧化物为0.2％碳酸镧的三氧化二铬、含钴矿物盐为含钴量0.1％的硫铁矿，含稀土氧化物与含钴矿物盐粉体采购自嘉兴益泰乐电子有限公司。
49.实施例1
50.将粒径为1μm的铝粉与涤纶切片混合进行双螺杆挤出，熔融温度为280℃，制作得到铝粉质量分数为20％的铝粉涤纶母粒；
51.将粒径为粒径为500nm的氧化锌与涤纶切片混合进行双螺杆挤出，熔融温度为280℃，制作得到氧化锌质量分数为40％的氧化锌涤纶母粒；
52.取200g铝粉涤纶母粒、400g氧化锌涤纶母粒，与9.4kg涤纶母粒混合，纺丝得到1号纤维。
53.取400g铝粉涤纶母粒、300g氧化锌涤纶母粒，与9.3kg涤纶母粒混合，纺丝得到2号纤维。
54.取600g铝粉涤纶母粒、200g氧化锌涤纶母粒，与9.2kg涤纶母粒混合，纺丝得到3号纤维。
55.取800g铝粉涤纶母粒、100g氧化锌涤纶母粒，与9.1kg涤纶母粒混合，纺丝得到4号纤维。
56.取250g铝粉涤纶母粒与500g氧化锌涤纶母粒，与9.25kg涤纶母粒混合，纺丝得到5号纤维。
57.上述纺丝过程中，纺丝温度均为280℃，纤维规格均为15d。
58.1～5号纤维中铝粉和氧化锌的含量如见表1：
59.表1 1～5号纤维中球铝和氧化锌的含量(质量分数)
60.编号铝粉氧化锌10.4％1.6％20.8％1.2％31.2％0.8％41.6％0.4％50.5％2％
61.将1～5号纤维进行经纬编织，得到1～5号近红外伪装面料，对面料在800～1200nm下的近红外反射率进行测试，所得结果如表2所示：
62.表2 1～5号面料的近红外反射率测试结果
[0063][0064]
实施例2
[0065]
将粒径为1～3μm的含稀土氧化物与涤纶切片混合进行双螺杆挤出，熔融温度为280℃，制作得到含稀土氧化物质量分数为10％的稀土系涤纶母粒；
[0066]
稀土基涤纶母粒1kg，涤纶母粒9kg，混合后纺丝得到6号纤维，纺丝温度为280℃，纤维规格为15d，6号纤维中含稀土氧化物的质量分数为1％。
[0067]
将6号纤维进行经纬编织，得到6号面料，对6号面料的近红外反射率进行测试，结果表明，6号面料在750～1200nm处的近红外反射率为9～15％。
[0068]
实施例3
[0069]
将粒径为500nm～5μm的含钴矿物盐与涤纶切片混合进行双螺杆挤出，熔融温度为280℃，制作得到含钴矿物盐质量分数为20％的钴系涤纶母粒；
[0070]
取钴系涤纶母粒500g，涤纶母粒9.5kg，混合后纺丝得到7号近红外伪装纤维，纺丝温度为280℃，纤维规格为15d，纤维中含钴矿物盐的质量分数为1％。
[0071]
将7号纤维进行经纬编织，得到7号面料，对7号面料的近红外反射率进行测试，结果表明，7号面料在750～1200nm处的近红外反射率为15～18％。
[0072]
对比例1～2
[0073]
将纯涤纶面料作为对比例1，记为对比样品1；
[0074]
采用染黑色的涤纶面料作为对比例2，记为对比样品2。
[0075]
测试例
[0076]
测试1～6号面料以及对比样品1～2在近红外波段的反射率，结果如图1所示。根据图1可以看出，根据功能粉体种类或添加比例的不同，所得1～6面料具有不同的近红外反射率，并且在全波段内反射率均较低，而对比样品1～2在不同的波段下近红外反射率变化较大，难以实现伪装的效果。
[0077]
测试6号与7号面料的近红外反射比，结果如图2所示。
[0078]
将6号面料与与对比样品1、对比样品2放在近红外观测仪下进行观测，所用仪器为奥尔法cs-6型号设备，观测时间为夜间，周围无亮光。观测结果如图3所示；图3中由上到下依次为染黑色涤纶面料、未染色涤纶面料和6号面料，最下方为环境中的树木表皮。根据图3可以看出，对比样品1与对比样品2在近红外观测仪下呈现亮白色，6号面料颜色较深，观测下与树木表皮颜色接近，能够实现较好的伪装。
[0079]
将对比样品1、6号面料与7号面料放在水泥地背景下进行观测，所用仪器为奥尔法cs-6型号设备，观测时间为夜间，周围无亮光。观测结果如图4所示。图4由左到右依次为对比样品1(未染色面料)、6号面料和7号面料，底部水泥环境呈颜色较深，对比样品1颜色呈亮白色，6号面料颜色最深，7号面料颜色也较深，观测下与水泥背景接近，能够实现较好的伪装。
[0080]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。