1 伪装技术现状及近红外伪装原理
1.1 红外伪装现状
迷彩伪装技术【1】是现代军事战争不可缺少的有效防备手段,它主要涉及可见光迷彩伪装、近红外线伪装和热红外线伪装三部分内容【2,3】。目前用于军事目 标迷彩伪装的材料主要是涂料【4,5,6,7】,人们对涂料的防伪降温原理和具体应用都进行了较深入的研究[8,9,10];与此同时人们也试图把相变材 料应用在红外线伪装当中【11】,但具体效果还需进一步验证。上述的涂料染色一般是用于固定目标的伪装,而且涂料染色织物目前还存在手感差及摩擦染色不佳 的问题,而作为战斗人员的服装,不仅需要具有一定的防伪功能,而且还应具备一定的舒适性能,因此,迷彩伪装服一般最好使用染料染色的方法进行防伪加工。
我们知道,人眼在可见光波段(0.38~0.76µm)才有视觉反应,该波段的伪装是比较容易做到;而织物在近红外线波段(主要指0.78~1.5µm) 的伪装与染料结构有很大关系,不同种类的织物需用不同类型的染料染色,同一种类的织物可以用不同结构的染料,染出不同的色泽,染料不同,织物不同,其染色 性能有很大差异【12】,所染织物的红外伪装效果也有很大差异。有关近红外线伪装染料的具体结构一般较难查阅,为此,作者选用Dystar公司的分散染 料,对纯涤纶织物进行染色试验,试图找到影响涤纶织物近红外线防伪的主要染料,同时在理论上分析织物上染后近红外伪装能力与染料结构的相互关系,为实际应 用提供理论依据。
1.2 防近红外线伪装原理
近红外侦察器材主要是指工作波段在0.76~1.5µm的侦察设备,如像增强器、星光镜、红外夜视仪和夜视镜等。已知人眼在可见光波长0.4~0.6µm 比较敏感;眼睛+红色滤光镜的敏感波段在0.64~0.85µm;红外摄影使用波段为0.78~0.95µm;红外夜视仪探测波段在 0.82~1.25µm【6】。近红外线比可见光穿透能力强,可以在夜间和薄雾下进行观察和照相,从而发现目标,因此,伪装就显得比较困难。通常情况下, 防近红外线伪装主要是绿色(叶绿素)伪装,即在可见光和近红外线范围内,织物和树叶(叶绿素)有近似或相同的反射性能。红外线识别图像不会有颜色的色彩差 异,它发现目标的依据是其与背景的亮度差别【2】。在近红外线波段,天然植物的光谱反射系数很高,即亮度很大,这与树叶的结构有密切关系,它可以避免树叶 过多地吸收热量【13】。因此,通过染料染色使得织物表面尽量减少或消除与背景的亮度差异。而且要保证织物染色后对红外线有较少的吸收、热稳定性比较好, 织物表面和树叶(背景)颜色协调,尽量避免镜面反射,实际生产中已经可以加工出各种不同类型的迷彩伪装织物[14,15,16,17]。
由于不同地区、不同种类的植物光谱反射曲线是不同的,就是同一种植物,在它的不同生长阶段,它的反射光谱曲线也是有所差别的。所以一般人们选用标准叶绿素 曲线来进行测试比较,只要织物的光谱反射曲线与标准叶绿素曲线相比处于允许偏差范围之内,就认为可以达到较好的防伪效果[2]。
2 试验部分
2.1 实验仪器、试剂和材料
实验仪器:BP2215型电子天平、HH-2型电热数显恒温水浴锅、D25型电动调速搅拌器、Y802A型八篮电热恒温烘箱、SW-12AII型耐洗色牢 度试验机、Y571B耐摩擦色牢度试验机、Datacolor SF300电脑测色配色仪、U?4100紫外可见光近红外分光光度仪(带积分球)。
实验材料:市购3/1斜纹纯涤纶织物。染色前进行预处理:用NaOH 5 g/L,肥皂 4g/L的精练溶液,在95℃左右常压煮练1小时,以去除织物上附着的浆料、油污等杂质。处理之后规格为:经、纬号数10χ10tex,经、纬纱密度 278χ230根/10cm,织物单位面积重量151.2g/m2。
化学试剂:分散剂NNO、平平加O、渗透剂JFC(3530印染厂提供);水杨酸甲酯、乳化剂OP-10(实验室自制);乙酸、过氧化氢、苯甲醇、邻苯二甲酸二甲酯、碳酸钠、氢氧化钠均为分析纯。
染料:此处仅给出筛选出来的部分染料。分散黄E-3RL、分散兰E-4R、分散黑S-2BL(3530印染厂提供);Yellow ETD300%、Turq ETD300%、Navy S-2G200%(Dystar公司提供)。
2.2 实验方法
根据实验室现有条件,采用载体染色工艺[18]:染色深度2%(对织物重量);浴比1:50;pH值4.5~5.0。其具体工艺流程见图1。