高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响

采用 Ｓ Ｒ ５ ０ ０ ０ 多光谱辐射计测量红外诱饵剂的红外辐射 ， 强度 ，光谱响应 范 围 ： ０ ． ２～１ ４ ． ５μ ｍ，斩 波 频 率 １５ ０ ０Ｈ ｚ －１ ， · ， 。 测试物距为 １ Ｆ ＯＶ 为 ６ｍ ｒ ａ ｄ 扫描速度 １ ０次 ｓ ５ ． ０ｍ
２ 结果与讨论
２ １ 相变材料对红外诱饵剂燃烧性能的影响 所得红外诱饵剂的温度 曲 线 ，以 材 料 １ 和 ２ 为 例 ，如 图 １；根据温度曲线 计 算 药 剂 燃 烧 过 程 的 平 均 燃 烧 温 度 ，结 果 如表 １。而根据 Ａ Ｒ Ｘ 高速摄影仪记录的图像计算药柱的燃 烧时间 ，再换算为质量燃烧速 度 和 线 燃 烧 速 度 。所 得 红 外 诱 饵剂的质量燃速和线性燃速如表 １。 由表 １ 可以看出 ，加入相 变 材 料 ，绝 大 部 分 红 外 诱 饵 药 剂的燃速降低了 。其中实验组 １， ２ 和 ３ 药柱燃 速 比 对 照 组 ９
４ 增强 ；其中最大平均光谱辐 射 亮 度 为 ２ ． ２ ７ １×１ ０ ｗ· ｍ－２ · －１ ·μ ｓ ｒ ｍ－１ ，是对照组 ９ 药柱平均光谱辐射强 度 的 ２ ． ２ ７倍。
［ ］ ５， ６
。
红外诱饵的红外辐射能量主要由其燃烧产物一氟化镁与 二氟化镁在高温下 释 放 ，在 与 周 围 环 境 温 差 很 大 的 情 况 下 ， 一氟化镁与二氟化镁温度降低很快 ，其红 外 辐 射 能 量 也 随 之 快速降低直至无法再形成有效的红外特 征 信 号 。现 有 红 外 诱 饵的有效干扰时间满足不了长时间工作 的 要 求 ，研 制 长 干 扰 时效的红外诱饵药剂迫在眉睫 。 选择八种高温相变材 料 ，按 ５％ 的 质 量 比 加 入 常 规 红 外 诱饵中 ，分别测量其燃烧性能 与 红 外 辐 射 特 性 ，分 析 了 相 变 材料延长红外诱饵有效干扰时间的可行性 。
１ 实验部分
１ 试剂
２ ０ １ ３ ０ １ ２ ８，修订日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ４ １ ０ 收稿日期 ： ） 资助 ４ ０ ４ ０ ６ ０ １ ０ ２ ０ １ 基金项目 ：国家部委科研项目 （
：ｗ １ ９ ８ ８ 年生 ，南京理工大学化工学院研究生 ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｕ ｔ ｔ １ ９＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ 作者简介 ：伍婷婷 ，女 ，
高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响
伍婷婷 ，陈 昕 ，韩爱军 ，叶明泉 ，赵敏春
南京理工大学化工学院 ，江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ４
摘 要 研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性 能 及 红 外 辐 射 特 性 的 影 响 。选 择 的 八 种 高 温 相 变 材 料 中 有三种材料在 ３～５μ ｍ 或 ８～１ ４μ ｍ 波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性 ，而延长了红外诱饵的持续 燃烧时间 ，降低了药柱的燃速 ，从而延长红外诱饵有效干扰时间 。结果表明高温相变材料可作为一种有效的 功能添加剂加入红外诱饵 。 关键词 相变材料 ；红外诱饵 ；红外辐射 ；燃烧时间 ： ／ （ ） 中图分类号 ： ＴＮ ９ ７ ６； Ｔ Ｂ ３ ４ 文献标识码 ：Ａ 犇 犗 犐 １ ０ ． ３ ９ ６ ４ ２ ０ １ ３ １ ０ ２ ６ ５ １ ０ ４ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ ０ ５ ９ ３ ｊ 氧化剂聚四氟乙烯和粘合剂酚醛树 脂 均 为 工 业 品 ；无 水
引 言
红外诱饵是干扰红外制导导弹 ，能有 效 地 保 护 载 机 的 安 １］ 。传统红外诱饵弹的主要成分是能产 生 红 外 辐 射 能 的 药 全［ 柱 ，红外诱饵剂以镁 为 燃 料 ，聚 四 氟 乙 烯 为 氧 化 剂 ，加 粘 合
２］ 。 剂 ，也可加其他材料增加其性能 ［
纯度 ９ 为工业品 ，唐山威 乙 醇 ，分析纯 ；可燃剂镁粉 （ ９ ． ８ １％ ） 豪镁粉有限公司 ；添加剂相变 材 料 为 工 业 品 ，具 体 材 料 如 表 １ 所示 。 １ ２ 添加相变材料的红外诱饵药剂的制备 首先将 １ ５ ０ 目的相变材料烘干至 无 水 状 态 ，从 酚 醛 树 脂 中取出总量的 １ ０％ ，在 相 变 材 料 表 面 包 覆 一 层 酚 醛 树 脂 薄 膜 ，起到防潮的目的 ；按质量比 ５ ０∶５ ０ 分别称量镁粉和聚四 ；其 中 八 氟乙烯粉 ，充分混合均 匀 ，平 均 分 成 九 组 ，每 组 ５ ｇ （ ） ，以 组分别加入不同的相变材料 ０ 剩余一组为对照组 ９ ． ５ｇ 适量无水乙醇配置酚醛树脂溶液 ，与九组 预 混 粉 料 搅 拌 均 匀 并过筛造粒 ；晾干后装入直筒形模具中恒压制成药柱 。 １ ３ 红外诱饵药剂的性能测试条件及方法 １ ． ３ ． １ 燃烧性能 燃烧温度是红外诱饵药剂的一个重 要 性 能 参 数 。实 验 采 用Ｉ 德 国Ｉ 对红 Ｇ Ａ １ ４ ０ 非接触式远红外测温仪 （ ＭＰ Ａ Ｃ 公司） 外诱饵药柱的燃烧火焰温 度 进 行 了 测 试 。测 温 范 围 设 置 ３ ４ ０ ０ ０ ℃ ，探头据药柱 距 离 为 １ ０ ０ｃ ｍ，通 过 仪 器 记 录 整 个 ～２５ 燃烧过程的温度变化 。 常压条件根据 Ａ Ｒ Ｘ 高速摄 影 仪 记 录 的 图 像 计 算 药 柱 的 －１ 。 燃烧时间 ，测试距离为 ４ ． ０ｍ，拍摄速度为 ２ ５ ０ 幅 ·ｓ １ ． ３ ． ２ 红外辐射性能 红外辐射性能是红 外 诱 饵 药 剂 的 另 一 个 重 要 性 能 参 数 。 实验 采 用 Ｏ 德国 Ｐ ＡＧ ３ ３傅里叶变换红外遥测光谱仪（ 测量样品在 ４０ Ｂ Ｒ ＵＫ Ｅ Ｒ 公司 ） ０ ０～４ ０ ０ｃ ｍ－１ 的 红 外 辐 射 特 ，结 果 谱 性 ，样品扫描时间和背 景 扫 描 时 间 都 定 为 ３ ２Ｓ ｃ ａ ｎ ｓ （ ，测试距离为 ３ 图选取 Ｅ 发射谱 ） ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ． ０ｍ。
第３ 第１ ３卷 ， ０期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 ２０１３ 年 １０ 月 Ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄＳ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌＡ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｐ ｐ ｙａ ｐ ｙ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３， Ｎ ｏ ． １ ０， ２ ６ ５ １ ２ ６ ５ ４ ｐ ｐ ， Ｏ ｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ ２ ０ １ ３
２ ６ ５ ２
光谱学与光谱分析 第 ３ ３卷 ，比对照组的 有 较大幅度的降低 ，最大持续燃烧时间为 ９ ． ９ｓ 持续燃烧时间延长 ５ ２％ ；实 验 组 ４， ５和７药柱燃速比对照 组略微降低 ；而实验组 ６ 和 ８ 药柱燃速比对照组稍微提高 。 可以看出实验组 １， ４， ５和８药柱燃烧温度比对照组９ 有明显的提高 ，最 大 增 幅 为 ４ ９ ℃ ；其 他 实 验 组 的 燃 烧 温 度 有所降低 ，但降幅不大 。燃烧温 度 不 降 低 则 保 证 了 红 外 诱 饵 药剂的红外特征信号可保持基本不变 。为 了 进 一 步 验 证 这 一 结论 ，测试了红外诱饵药剂的红外光谱辐射强度 。 ２ ２ 相变材料对红外诱饵剂的光谱辐射亮度的影响 扣除背景数据 ，把红外遥测光谱仪测 得 的 结 果 谱 图 换 算 为红外诱饵药剂的光谱辐射亮度 。所得红 外 诱 饵 剂 的 红 外 光 谱辐射强度曲线如 图 ２，计 算 得 到 ３～５μ ｍ 和 ８～１ ４μ ｍ俩 波段范围内的光谱辐射数据如表 ２ 所示 。
， 相变材料 （ 是一种在相变温 ｈ ａ ｓ ｅｃ ｈ ａ ｎ ｅｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｐ ＣＭ） ｐ ｇ 度附近发生物相变 化 ，同 时 以 潜 热 形 式 储 存 和 释 放 大 量 热 量
］ ３， ４ 。国防科技大学 的材料 ，在储能和控温方面有广泛的应用 ［
在相变材料应用于 红 外 成 像 假 目 标 方 面 做 了 前 期 研 究 ，孙 浩 初步验证了相变材 料 应 用 于 假 目 标 的 可 行 性 ，吴 晓 森 继 续 做 了相变材料应用于 红 外 热 成 像 假 目 标 的 研 究 ，郭 志 强 则 对 低 温高潜热无机相变材料及其热红外示假性能进行了研究
） ） 犉 犻 １ 犜 犺 犲犮 狅 犿 犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狋 犲 犿 犲 狉 犪 狋 狌 狉 犲狅 犳犿 犪 狋 犲 狉 犻 犪 犾 １（ 犪 犪 狀 犱２ （ 犫 犵 狆 ， 犜 犪 犫 犾 犲１ 犞 犪 狉 犻 狅 狌 狊 犮 狅 犿 犫 狌 狊 狋 犻 狅 狀狋 犲 犿 犲 狉 犪 狋 狌 狉 犲 犫 狌 狉 狀 犻 狀 狋 犻 犿 犲犪 狀 犱犫 狌 狉 狀 犻 狀 犪 狋 犲狅 犳犱 犲 犮 狅 狆 犵 犵狉 狔
犜 犪 犫 犾 犲２ 犛 犲 犮 狋 狉 犪 犾 １ ２ ３ 平均辐射亮度 最大辐射亮度 ４ · －２· －１· ４ · －２· －１· ／（ 材料 ／（ １ ０ Ｗ ｍ Ｓ ｒ ｍ－１） １ ０ Ｗ ｍ Ｓ ｒ ｍ－１） μ μ ３～５μ ｍ Ｌ ｉ Ｃ Ｏ ３ Ｎ ａ Ｃ ｌ Ｃ ｌ Ｍｇ ２ １ ． ３ ４ ０ ２ ． ２ ７ １ １ ． １ ５ ９ ０ ． ５ ９ １ １ ． ０ ３ ４ １ ． ０ ６ ３ １ ． ６ １ ０ １ ． ８ ３ ０ １ ． ０ ０ ２ ８～１ ４μ ｍ ０ ． １ １ ８ ０ ． ０ ９ ９ ０ ． ０ ５ ７ ０ ． ０ ４ ５ ０ ． ０ ５ ７ ０ ． ０ ６ １ ０ ． ０ ５ ４ ０ ． ０ １ １ ０ ． ０ ８ ３ ３～５μ ｍ ７ ． ７ ０ ４ ４ ． ２ ９ ２ ３ ． ２ ０ ９ １ ． ６ ３ ０ ２ ． ５ ６ ３ ２ ． １ ４ ７ ７ ． ２ ２ ６ ９ ． ０ ７ １ ２ ． ３ ４ ２ ８～１ ４μ ｍ ０ ． ２ ６ ３ ０ ． ２ ３ ２ ０ ． １ ４ ４ ０ ． １ ０ １ ０ ． １ ３ ６ ０ ． １ ４ ５ ０ ． １ ２ ９ ０ ． ０ ７ ２ ０ ． １ ９ ４
Ｎ ｏ ． １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｔ ｅ ｓｏ ｆＰ ＣＭ ｙ ｐ Ｌ ｉ Ｃ Ｏ ３ Ｎ ａ Ｃ ｌ Ｃ ｌ Ｍ ｇ ２ Ｃ Ｏ Ｎ ａ ２ ３ Ｓ Ｏ Ｎ ａ ２ ４ Ｎ ａ Ｆ Ｎ ａ Ａ ｃ Ｃ Ｏ Ｋ ２ ３ － Ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｅｂ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｇ ／ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｋ ｐ １３ ３ ７ ． ３ １２ ８ ３ ． ６ １２ ７ ８ ． １ １３ ２ ４ ． １ １３ ３ ９ ． ６ １２ ７ １ ． １ １２ ６ ４ ． ８ １３ １ ０ ． ６ １２ ９ ０ ． ８ ／ ｓ Ｂ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ ｍ ｅ ｇｔ ８ ． ４ ９ ． ９ ８ ． ４ ７ ． ０ ７ ． ０ ６ ． ４ ７ ． ３ ５ ． ８ ６ ． ５ Ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒｂ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｇｒ －１） ／ （ ｍｍ·ｓ ２ ． １ ４ １ ． ８ ２ ２ ． １ ４ ２ ． ５ ７ ２ ． ５ ７ ２ ． ８ １ ２ ． ４ ７ ３ ． １ ０ ２ ． ７ ７ Ｍ ｏ ｌ ａ ｒｂ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｇｒ －１） ／ （ ·ｓ ｇ ０ ． ６ ６ ０ ． ５ ６ ０ ． ６ ５ ０ ． ７ ７ ０ ． ７ ８ ０ ． ８ ５ ０ ． ７ ６ ０ ． ９ ４ ０ ． ８ ３