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　　1.1 紅外偽裝現(xiàn)狀

　　迷彩偽裝技術(shù)【1】是現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)不可缺少的有效防備手段，它主要涉及可見(jiàn)光迷彩偽裝、近紅外線偽裝和熱紅外線偽裝三部分內(nèi)容【2、3】。目前用于軍事目 標(biāo)迷彩偽裝的材料主要是涂料【4、5、6、7】，人們對(duì)涂料的防偽降溫原理和具體應(yīng)用都進(jìn)行了較深入的研究[8、9、10]；與此同時(shí)人們也試圖把相變材 料應(yīng)用在紅外線偽裝當(dāng)中【11】，但具體效果還需進(jìn)一步驗(yàn)證。上述的涂料染色一般是用于固定目標(biāo)的偽裝，而且涂料染色織物目前還存在手感差及摩擦染色不佳 的問(wèn)題，而作為戰(zhàn)斗人員的服裝，不僅需要具有一定的防偽功能，而且還應(yīng)具備一定的舒適性能，因此，迷彩偽裝服一般最好使用染料染色的方法進(jìn)行防偽加工。

　　我們知道，人眼在可見(jiàn)光波段（0.38～0.76μm）才有視覺(jué)反應(yīng)，該波段的偽裝是比較容易做到；而織物在近紅外線波段（主要指0.78～1.5μm） 的偽裝與染料結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，不同種類的織物需用不同類型的染料染色，同一種類的織物可以用不同結(jié)構(gòu)的染料，染出不同的色澤，染料不同，織物不同，其染色 性能有很大差異【12】，所染織物的紅外偽裝效果也有很大差異。有關(guān)近紅外線偽裝染料的具體結(jié)構(gòu)一般較難查閱，為此，作者選用Dystar公司的分散染 料，對(duì)純滌綸織物進(jìn)行染色試驗(yàn)，試圖找到影響滌綸織物近紅外線防偽的主要染料，同時(shí)在理論上分析織物上染后近紅外偽裝能力與染料結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，為實(shí)際應(yīng) 用提供理論依據(jù)。

　　1.2 防近紅外線偽裝原理

　　近紅外偵察器材主要是指工作波段在0.76～1.5μm的偵察設(shè)備，如像增強(qiáng)器、星光鏡、紅外夜視儀和夜視鏡等。已知人眼在可見(jiàn)光波長(zhǎng)0.4～0.6μm 比較敏感；眼睛+紅色濾光鏡的敏感波段在0.64～0.85μm；紅外攝影使用波段為0.78～0.95μm；紅外夜視儀探測(cè)波段在 0.82～1.25μm【6】。近紅外線比可見(jiàn)光穿透能力強(qiáng)，可以在夜間和薄霧下進(jìn)行觀察和照相，從而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，因此，偽裝就顯得比較困難。通常情況下， 防近紅外線偽裝主要是綠色（葉綠素）偽裝，即在可見(jiàn)光和近紅外線范圍內(nèi)，織物和樹(shù)葉（葉綠素）有近似或相同的反射性能。紅外線識(shí)別圖像不會(huì)有顏色的色彩差 異，它發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的依據(jù)是其與背景的亮度差別【2】。在近紅外線波段，天然植物的光譜反射系數(shù)很高，即亮度很大，這與樹(shù)葉的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，它可以避免樹(shù)葉 過(guò)多地吸收熱量【13】。因此，通過(guò)染料染色使得織物表面盡量減少或消除與背景的亮度差異。而且要保證織物染色后對(duì)紅外線有較少的吸收、熱穩(wěn)定性比較好， 織物表面和樹(shù)葉（背景）顏色協(xié)調(diào)，盡量避免鏡面反射，實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)可以加工出各種不同類型的迷彩偽裝織物[14、15、16、17]。

　　由于不同地區(qū)、不同種類的植物光譜反射曲線是不同的，就是同一種植物，在它的不同生長(zhǎng)階段，它的反射光譜曲線也是有所差別的。所以一般人們選用標(biāo)準(zhǔn)葉綠素 曲線來(lái)進(jìn)行測(cè)試比較，只要織物的光譜反射曲線與標(biāo)準(zhǔn)葉綠素曲線相比處于允許偏差范圍之內(nèi)，就認(rèn)為可以達(dá)到較好的防偽效果[2]。

　　2 試驗(yàn)部分

　　2.1 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑和材料

　　實(shí)驗(yàn)儀器：BP2215型電子天平、HH-2型電熱數(shù)顯恒溫水浴鍋、D25型電動(dòng)調(diào)速攪拌器、Y802A型八籃電熱恒溫烘箱、SW-12AII型耐洗色牢 度試驗(yàn)機(jī)、Y571B耐摩擦色牢度試驗(yàn)機(jī)、Datacolor SF300電腦測(cè)色配色儀、U?4100紫外可見(jiàn)光近紅外分光光度儀（帶積分球）。

　　實(shí)驗(yàn)材料：市購(gòu)3/1斜紋純滌綸織物。染色前進(jìn)行預(yù)處理：用NaOH 5 g/L，肥皂 4g/L的精練溶液，在95℃左右常壓煮練1小時(shí)，以去除織物上附著的漿料、油污等雜質(zhì)。處理之后規(guī)格為：經(jīng)、緯號(hào)數(shù)10χ10tex，經(jīng)、緯紗密度 278χ230根/10cm，織物單位面積重量151.2g/m2。

　　化學(xué)試劑：分散劑NNO、平平加O、滲透劑JFC（3530印染廠提供）；水楊酸甲酯、乳化劑OP-10（實(shí)驗(yàn)室自制）；乙酸、過(guò)氧化氫、苯甲醇、鄰苯二甲酸二甲酯、碳酸鈉、氫氧化鈉均為分析純。

　　染料：此處僅給出篩選出來(lái)的部分染料。分散黃E-3RL、分散蘭E-4R、分散黑S-2BL（3530印染廠提供）；Yellow ETD300%、Turq ETD300%、Navy S-2G200%（Dystar公司提供）。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，采用載體染色工藝[18]：染色深度2%（對(duì)織物重量）；浴比1：50；pH值4.5～5.0。其具體工藝流程見(jiàn)圖1

　　　注：染色助劑：乙酸30%，10ml/L；分散劑NNO、乳化劑OP-10、水楊酸甲酯和滲透劑JFC分別是3g/L。

　　還原清洗工藝：NaOH 3g/L、 保險(xiǎn)粉3g/L，溫度40～50℃；時(shí)間10min。

　　皂煮工藝：皂片4g/L、 在溫度95℃下皂洗10min。

　　2.3 染色樣品及染料配方

　　選用具有防近紅外偽裝功能的滌棉迷彩布及樹(shù)葉作為參比物，樣品及染料配方見(jiàn)表1所示。

　　表1 試樣編號(hào)及其染料配方

  　2.4 測(cè)試指標(biāo)

　　2.4.1 反射光譜曲線的測(cè)定

　　用日立U?4100型紫外可見(jiàn)光近紅外分光光度儀測(cè)定織物和樹(shù)葉反射光譜曲線，波長(zhǎng)掃描范圍240～2600nm，紫外可見(jiàn)光波段掃描速度1200nm/min，近紅外波段掃描速度750nm/min。

　　2.4.2染色明度L值、染色鮮艷度C值、色相調(diào)H值的測(cè)定

　　用SF-300型思維斯電腦測(cè)色配色儀測(cè)定染色滌綸織物染色明度L值、染色鮮艷度C值和色相角H值。相同色澤，L值越大，表示染色越淺；C值越大，表示染色織物鮮艷度越好；色相調(diào)變化，表明色相有所變化。

　　2.4.3 耐洗色牢度和摩擦牢度測(cè)定

　　按GB/T3921.3-1997方法測(cè)定染色織物的耐洗色牢度和摩擦牢度，然后用評(píng)定變色用的褪色灰卡和評(píng)定沾色用的沾色灰卡，分別評(píng)定褪色牢度和沾色牢度等級(jí)。

　　3 結(jié)果與討論

　　3.1 可見(jiàn)光反射特性

　　圖2是5種不同樹(shù)葉在可見(jiàn)光波段的反射光譜曲線�？梢钥闯觯瑯�(shù)葉1、2和5的反射光譜曲線比較接近，它們?cè)?45nm左右都具有特征反射峰，但大小有所區(qū) 別。樹(shù)葉1是松樹(shù)葉，屬于常青針葉林；而樹(shù)葉2、5屬于闊葉林，樹(shù)葉2偏紅色，樹(shù)葉5是一般梧桐綠色樹(shù)葉。比較有特色的是樹(shù)葉4，屬于灌木叢類，樹(shù)葉較 厚，不透光，顏色偏深，水份含量較大，反射光譜基本沒(méi)有變化，反射率值偏低，平均只有5%左右，這說(shuō)明大部分能量都被葉面吸收了。樹(shù)葉3顏色偏黃，但它的 反射值比其它4種樹(shù)葉都高，在10～35%之間，可以看出，不同樹(shù)葉對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力是不一樣的，這與它們的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

　　圖3是染色滌綸樣品與參比物的反射光譜曲線。可以看出，7#樣品和10#參比物的反射光譜曲線比較接近，7#比8#樣品反射值要低，可能是加入了黑色染 料，使得色光偏深暗一些；同理9#比10#顏色淺，在520～700納米處反射值大一些。不難看出7#樣品模擬樹(shù)葉5比較接近。

　　3.2 滌綸織物染色后色光變化

　　由表2可知，以樹(shù)葉5作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，7#樣品的明度差ΔL<0，彩度差ΔC<0，而色調(diào)差ΔH>0，表明7#綠色樣品較深暗，顏色飽 和度較差，顏色色相與5# 樹(shù)葉有所差異。而8#綠色樣品的明度差ΔL<0，彩度差ΔC>0，色調(diào)差ΔH>0，表明顏色稍深，飽和度提高，色相變化。比較7#、 8#樣品看出，7#試樣彩度和色相更接近與5#樹(shù)葉，而8#試樣明度更接近5#樹(shù)葉。說(shuō)明用本研究所選用的染料染滌綸織物，其色澤與樹(shù)葉還有一定差異。

　　表2 樹(shù)葉與7、8#樣品CIELAB色差參數(shù)值

　  注：采用CIE1976L*a*b*色差公式進(jìn)行計(jì)算，D65光源，10o視場(chǎng)。

　　3.3 染色牢度

　　從表3可知選用的分散染料在滌綸織物上的染色牢度較好，能夠達(dá)到參比物要求。

　　表3 綠色織物色牢度評(píng)價(jià)（級(jí)）

　　3.4 樹(shù)葉近紅外反射光特性

　　從圖4可以看出，不同樹(shù)葉在近紅外波段（700～2600nm）都具有非常相似的反射光譜，而且樹(shù)葉正、反面的反射光譜也是不相同的，這是因?yàn)闃?shù)葉中都含 有葉綠素成份，但樹(shù)葉正、反面結(jié)構(gòu)有所不同。變化比較明顯的是在680～760nm，反射值急劇增大，不同樹(shù)葉的反射值大小有所不同，試樣11（樹(shù)葉1， 針樹(shù)葉）反射值約在45%左右，而試樣15（樹(shù)葉5，闊葉林）反射值卻高達(dá)85%，變化幅度在40～87%之間。760～1300nm反射曲線基本上沒(méi)有 大的變化，只在980nm和1187.5nm處有兩個(gè)不十分明顯的反射谷。此外，在1445nm和1930nm處有兩個(gè)明顯的反射谷，但不同樹(shù)葉吸收能力 也不相同。從圖4中還可以看出，樹(shù)皮的反射光譜與樹(shù)葉有著本質(zhì)的區(qū)別（此處選用的是暗灰色楊樹(shù)皮），這是因?yàn)闃?shù)皮與樹(shù)葉構(gòu)成不同。

　3.5 滌綸織物近紅外反射光譜

　　圖5是分散染料上染滌綸纖維的反射光譜曲線。由圖5可以看出，未經(jīng)染色的滌綸織物和7#、8#染色樣品的反射光譜曲線非常相似。未染色滌綸在 295～374nm處反射值急劇增大，在267nm處有一小的反射峰，但不明顯。說(shuō)明滌綸纖維在紫外波段（240～300nm）具有較強(qiáng)的紫外線吸收能 力，大約為80%左右。在可見(jiàn)光和近紅外波段（380～2000nm），反射值大約在90%左右，在有效探測(cè)波段內(nèi)基本上沒(méi)有變化。7#和8#染色樣品的 反射光譜曲線基本相同，7#樣品在630～750nm處反射值急劇增大，而8#樣品在688～845nm處反射值突然變大，此后兩條曲線基本重合，表明滌 綸纖維經(jīng)分散染料上染后，產(chǎn)生了紅移現(xiàn)象，7#樣品相對(duì)未染色樣品來(lái)說(shuō)，紅移了約386nm；而8#樣品紅移了442nm，產(chǎn)生的原因有待今后進(jìn)一步研 究。在近紅外波段（850～1500nm）反射值基本上沒(méi)有變化，但反射能力比未染色滌綸下降，約為50%左右，說(shuō)明滌綸纖維吸附染料后，對(duì)可見(jiàn)光和近紅 外線有一定的吸收。

　　3.6 不同染料反射光譜

　　7#、8#樣品分別是用3種染料拼色染成的，為了找出是哪一種染料在近紅外波段起主要作用，把1#～6#染料分別進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試其反射光譜，如圖6 所示。可以看出，2#和5#染料反射光譜比較相似，反射值突變位置在425nm～600nm、483nm～700nm處，與樹(shù)葉的反射光譜不吻合。1#、 4#染料反射光譜在656nm～760nm范圍內(nèi)，反射值急劇變大，從4%增加到52%，與樹(shù)葉反射光譜比較接近，這一點(diǎn)可從圖7中得到證實(shí)。4#染料和 7#樣品的近紅外反射光譜非常相似，在660nm～1500nm波段，兩條曲線基本重合在一起，可以得知，7#綠色樣品之所以具有類似樹(shù)葉的反射特性曲 線，主要是4#染料在起作用。此處試樣為染色織物，因此，在740nm～1500nm波段，7#樣品的反射值要比10#印花參比樣品反射值小一些。

    4 結(jié)論

　　不同樹(shù)葉在近紅外線波段的反射光譜具有相似性，在680nm～760nm處反射值急劇增大，但反射能力有所不同。滌綸織物選用適當(dāng)?shù)姆稚⑷玖先旧�后，可�?較好地實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光偽裝，與未染色滌綸反射光譜曲線比較，其反射光譜發(fā)生了紅移，不同染料產(chǎn)生的紅移量是不同的，主要與所選染料的極性基團(tuán)的種類及染料的結(jié) 構(gòu)有關(guān)。拼色的滌綸織物，其反射光譜與紅移量最大的一種染料的反射光譜接近。為了更好地實(shí)現(xiàn)近紅外偽裝，必須使滌綸織物染色后產(chǎn)生的紅移與樹(shù)葉反射峰相匹 配。

　　來(lái)源: 張輝 王雪燕 張建春

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