红外伪装篷布的制备与测试

第40卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.40，No.1 2011年1月 Liaoning Chemical Industry January，2011
红外伪装篷布的制备与测试
吴 进 喜
（新疆工业高等专科学校化工系，新疆 乌鲁木齐 830091）
摘 要：通过对红外隐身理论的研究，选择分散黄E-3RL、藏青S-2G、蓝E-4R、黑S-2BL、金
黄ETD 、翠蓝ETD等染料作为主要染料，配以其它常用染色助剂，对军绿和林地迷彩以及沙漠迷彩
进行配色，实现了对可见光和近红外的隐身。

并通过金属镀膜空心玻璃微珠与印花浆、增稠剂调成整
理液对蓬布进行涂层整理，得到具有热红外伪装能力的蓬布。

通过野外实地测试得到显著的效果。

关 键 词：红外伪装；篷布；染色剂；空心玻璃微珠
中图分类号： O 434文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2011）01-0018-04
在现代化战争中，信息的获取和反获取已成为斗争的焦点。

随着红外侦查技术的发展，各国军事目标正面临着日趋严重的威胁。

针对该问题，世界各国已提出了许多红外抑制技术，该技术可提高作战人员和武器系统的突防能力、生存能力和作战效能。

而作为红外抑制技术中的主要手段和材料，红外隐身材料以其制造方便、成本低廉等优势在红外隐身技术研究中占有重要的位置[1]。

红外隐身就是利用屏蔽、低发射率涂料、热抑制等措施降低目标的红外辐射强度与特性。

从而红外探测设备难以探测到目标[2]。

由斯蒂芬-玻尔兹曼定律：W =σεΤ 4，可以看出，降低目标的红外辐射能量有两个途径：降低目标表面的反射率和降低目标表面温度[3]。

但是目标表面的温度一般难以控制，因此采用低反射率材料来降低红外辐射能量是比较可行的办法。

当前使用近红外迷彩涂料对伪装服进行涂覆加工是生产近红外迷彩伪装服的主要方式，它能够提高对近红外线的光谱反射能力，使近红外迷彩伪装涂料的光谱反射系数周围自然背景(如树林、青草、枯黄草、土地等)的光谱反射系数接近，这样在全息片、红外照片以及微光夜视仪的荧光屏上，保证目标和背景的亮度相接近，从而降低目标的显著性，起到伪装的作用。

热红外伪装就是消除、减少、改变或模拟目标和背景之间在两个大气窗口(3～5 μm)、(8～14 μm)中的红外辐射特性的差别，以对付热红外探测所实施的伪装[4]。

用于热红外伪装的材料一般具有以下特征：具有符合要求的红外发射率或较强的控温能力；具有合理的表面结构；具有较低的太阳能吸收率；能与其它频段的伪装要求相兼容。

热红外伪装涂料一般由颜料、填料和粘合剂三部分组成，颜料主要有金属颜料、着色颜料、半导体颜料和导电高聚物颜料[5]。

填料是影响红外伪装涂料性能的最重要因素，它起着重要的调节作用。

填料包括有机和无机两大类，选择的依据是具有光谱选择性，即使目标与背景的光谱反射特性相吻合。

涂料在红外波段的吸热能力很大程度上取决于粘合剂的性能。

除了满足物理机械性能、施工性能等一般要求外，粘合剂还应具有对热辐射低吸收或高透明性能。

对于温度变化不显著的目标，发射率对于辐射度的影响要比温度对于辐射度的影响更显著，因此低发射率膜材料是当前热红外伪装研究中的热点，其优点是发射率低，厚度小、质量轻。

笔者在本文中主要介绍红外伪装蓬布的制备与性能测试。

1 实验部分
1.1 原料
织物：未处理的军用篷布；
染料：分散黄E-3RL、藏青S-2G、蓝E-4R、黑S-2BL、金黄ETD 、翠蓝ETD；
化学药品：分散剂NNO、水杨酸甲酯、乙酸钠、碳酸钠、氢氧化钠（均为分析纯）；空心玻璃微珠；
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化学镀液。

1.2 仪器及设备
HH-2型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)； YSOZA 型八篮恒温烘箱(中国常州纺织仪器厂)；
IR-1ZP 型红外试染机(台湾瑞比染色试机有限公司)；
NEXUS870FT－IR 傅里叶变换红外光谱仪(美国尼高力仪器公司)；
TM-1000型扫描电子显微镜（日立公司）； U-4100型紫外可见近红外分光光度计（日立公司）；
Ti50热成像仪 （美国fluck）。

1.3 红外伪装篷布的制备 1.3.1 篷布染色
笔者选择分散黄E-3RL、藏青S-2G、蓝E-4R、黑S-2BL、金黄ETD、翠蓝ETD 等染料作为主要染料，配以其它常用染色助剂，对军绿和林地迷彩以及沙漠迷彩进行配色，采用高温高压染色工艺，对蓬布进行染整，见图
1。

图1 高温高压染色工艺
1.3.2 空心微珠涂层整理
笔者选用了各种粒度及粒度分布的空心玻璃微珠作为基本原料，用偶联剂对微珠进行处理，然后用化学镀的方法对微珠进行表面镀膜，得到各种金属镀膜的玻璃微珠。

将金属镀膜空心玻璃微珠与印花浆、增稠剂调成整理液对蓬布进行涂层整理，得到具有热红外伪装能力的蓬布。

1.4 性能测试及表征
U-4100型紫外可见近红外分光光度计测定树叶及织物的反射光谱。

NEXUS870FT—IR 傅里叶变换红外光谱仪测定空心微珠和偶联剂的化学反应特性。

TM-1000型扫描电子显微镜分析镀层表面形貌。

2 结果与讨论
2.1 可见光、近红外伪装
图2为几种常见绿色植物在可见光波段的反射光谱图，是蓬布在可见光区域伪装的基本依据。

图2 绿色植物可见光反射光谱
图3为几种常见绿色植物在近红外波段的反射光谱图，是蓬布在近红外区域伪装的基本依据。

图3 绿色植物的近红外反射光谱
图4给出了涤纶染色前后的反射光谱图，染色后反射率大大降低，并且在A 区与绿色植物的反射
曲线形状相近。

图4 蓬布基材-涤纶染色前后的反射光谱
图5、图6是2种拼色蓬布与树叶和单色染色的反射光谱对比图，拼色蓬布已基本满足可见光和
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近红外伪装的要求。

图5 拼色织物的反射光谱
图6 单独染料染色织物的反射光谱
研究发现，拼色织物的近红外反射光谱不具有加和性，而是由最靠近长波方向的染料的反射光谱决定。

l#和4#试样相比，4#试样的反射光谱要好于1#试样的反射光谱，在0.66～1.50 μm处与树叶的光谱反射曲线重合在一起。

因此确定分散蓝E-4R 染料是近红外伪装中的关键染料。

2.2 热红外伪装
笔者选用了各种粒度及粒度分布的空心玻璃微珠作为基本原料，用偶联剂对微珠进行处理，然后用化学镀的方法对微珠进行表面镀膜，得到各种金属镀膜的玻璃微珠，图7为镀银的空心玻璃微珠扫描电镜照片。

图7 镀银空心玻璃微珠的SEM照片
将金属镀膜空心玻璃微珠与印花浆、增稠剂调成整理液对蓬布进行涂层整理，得到具有热红外伪装能力的蓬布，图8为涂层的扫描电镜照片。

图8 蓬布表面的SEM照片
迷彩蓬布经过空心微珠涂层整理后，热防护性能有了很大提高。

不同化学镀金属空心微珠涂层织物在受到1.88 kW/m2照射时，它们的热防护性能和布面温度都是不相同的。

和镀铝织物相比，化学镀空心微珠涂层织物布面温度没有大的升高，经过60 s照射，布面温度在48 ℃左右，经过480 s照射，布面温度不超过55 ℃，而且在长时间辐照下，透过涂层织物的辐射强度基本没有大的变化。

2.3 野外测试结果
为了检验多功能蓬布红外伪装的实际效果，笔者进行了野外测试。

使用热成像仪，在夜间对人体和发动的车辆实地拍摄，拍摄距离为6 m左右，环境温度约29 ℃。

图9是未经任何红外伪装的人体红外成像图片，非常清楚地显示了人体的轮廓，而图10则是经过红外伪装篷布覆盖后的人体红外成像图片，无法辨认人体的轮廓，只有局部的热斑。

2
张图片对比明显。

图9 人体的热图
图11是发动机运转的汽车热图，由于发动机发热量大，车体前端的温度较高，所以在热图上汽车前部的图像非常清晰；
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图10 多功能蓬布覆盖后的人体热图
图11 发动中的汽车热图
图12是普通蓬布遮盖的汽车热图，由于发动机的传热，蓬布温度升高，在热图中汽车前端遮盖部分，汽车的轮廓非常清晰。

图12 普通蓬布遮盖的汽车热图
图13是多功能蓬布遮盖的汽车热图，只有局部的微弱热斑，无法辨认汽车的轮廓。

以上测试清楚地证明：多功能蓬布具有良好的反红外侦察功能。

图13 多功能蓬布遮盖的汽车热图
3 结 论
依据绿色植物在可见光和近红外波段的反射光谱，通过对染色篷布反射光谱的分析，结果表明，染色篷布的反射光谱和绿色树叶的反射光谱在A区重合，篷布的拼色具有可见光和近红外伪装性能。

热红外伪装方面，经过镀金属的空心微珠，表面光滑，镀层牢固。

经过空心微珠处理的篷布，热防护性能显著提高。

野外实地测试的结果更直观的说明，该篷布红外伪装性能显著。

参考文献：
[1] 沐磊，王丽熙，黄芸，等. 红外隐身涂料的研究与发展趋势[J].材料
导报, 2007, 21(1):122-125.
[2] 朱永安，姚兰芳，汪国庆，等. 红外隐身涂料的研究进展[J].材料导
报，2006,20:319-322.
[3] 王岩，冯玉杰，刘延坤，等. 隐身技术与隐身材料研究进展[J].化学
工程师，2006,9:43-47.
[4] 许国根，贾瑛，张剑. 隐身伪装技术与化工新型材料的应用[J].化工
新型材料，2001,29(11):1-5.
[5] 谢国华，吴瑞彬，吴伶芝，等. 红外隐身材料的现状与展望[J].宇宙
材料工艺，2001,4:5-10.
Preparation and Measurement of the Infrared Camouflage Tarpaulin
WU Jin-xi
(Department of chemical and Environmental Engineering，Xinjiang Polytechnical College，Xinjiang Urumqi 830091，China）
Abstract: Through research of infrared stealth theory, visible light and infrared stealth was achieved by color matching of army green, forest and desert camouflages with disperse yellow E-3RL, disperse blue E-4R, disperse blackS-2BL, Dianix Yellow ETD, Dianix Turq ETD, Dianix Navy S-2G, etc. as main dyestuff along with other common dyeing auxiliaries. Thermal infrared camouflage tarpaulin was obtained by coating finish liquid prepared from hollow glass beads coated metal film, printing paste and thickener. The positive effect was demonstrated by field testing.
Keywords: Infrared camouflage; Tarpaulin; Staining agent; Hollow glass beads。