Радиозащитный слоистый материал
Владельцы патента RU 2433916:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к области создания радиозащитных слоистых материалов, предназначенных для применения в качестве многофункционального остекления современных транспортных средств. Радиозащитный слоистый материал включает слой органического стекла и, по крайней мере, два слоя полимерной пленки. На одну из пленок нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие, в котором слои полимерной пленки выполнены из полиэтилентерефталата. Между ними расположен дополнительный электропроводный склеивающий слой на основе акриловых полимеров и органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ε≥60. В качестве функционального электропроводящего теплозащитного покрытия используют металл-диэлектрическое покрытие с поверхностным сопротивлением 5-30 Ом/кв на основе металлов и оксидов или нитридов металлов, выбранных из группы: серебро, медь, индий, титан, олово, алюминий. Изобретение обеспечивает повышение радиопоглощающих свойств материала - уменьшение доли отраженного от слоистого остекления излучения в радиодиапазоне при сохранении высокого уровня стойкости к ударному воздействию, теплозащитных и оптических свойств. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области создания радиозащитных слоистых материалов, предназначенных для применения в качестве многофункционального остекления современных транспортных средств.
Одной из основных тенденций развития технологии многослойных систем остекления современных транспортных средств является придание остеклению, наряду с высокими механическими характеристиками, функциональных свойств, таких как свето-, тепло-, радиозащита, повышение светопропускания и коррекция цвета, повышение устойчивости к эксплуатационным воздействиям.
Известно многослойное стекло для защиты экипажа и пассажиров от воздействия солнечной радиации, склеивающий слой которого содержит фотохромные красители (патент Японии №3115142) или красители, градиентно распределенные по поверхности пленки (патент ЕР №0593088).
Недостатками известных решений являются невысокая стойкость к удару и невысокий уровень радиозащитных свойств.
Известно многослойное стекло, содержащее на внутренней поверхности склеиваемых слоев противоосколочные пленки для повышения ударной вязкости остекления (патент Франции №2680364).
Недостатком известного решения является невысокий уровень свето-, тепло- и радиозащитных свойств.
Известно многослойное стекло, стойкое к вторжению, в котором промежуточный слой для связывания многослойного стекла содержит два или более листов оптически прозрачного полиэтилентерефталата, расположенных между клейкими слоями пластифицированного поливинилбутираля (патент РФ №2291783).
Недостатком известного материала является низкий уровень радиозащитных свойств.
Указанные технические решения придают остеклению лишь одно из функциональных свойств.
Известно интерференционное трехслойное теплозащитное покрытие системы диэлектрик-металл-диэлектрик для существенного ослабления потока излучения ближнего ИК-диапазона, наносимое на внутреннюю поверхность стекла, которое подвергается склейке (патент Великобритании №2126256).
Недостатком известного материала является высокий уровень отражения в радиодиапазоне (3-30 ГГц).
Известно многослойное стекло со склеивающим слоем на основе поливинилацеталя, допированного частицами оксидов металлов и пигментов, позволяющее получить тепло- и радиозащитный материал со светопропусканием на уровне 70% (патент США №7160624).
Недостатками указанного материала являются невысокий коэффициент ослабления солнечного излучения, повышенный коэффициент мутности и низкая стойкость к ударным воздействиям.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является радиозащитный слоистый материал, включающий слой органического или силикатного стекла и расположенные на нем для придания остеклению стойкости к ударному воздействию и теплозащитных свойств по крайней мере два слоя самоклеящейся пленки из пластифицированного поливинилхлорида с клеящим слоем из поливинилбутираля, на одну из которых нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие из алюминиевой или оловянной фольги (патент Швейцарии №671373).
Недостатком прототипа являются невысокие радиопоглощающие свойства, т.е. доля отраженного электромагнитного излучения составляет более 75%. Кроме того, недостаточная термостойкость пленок и различие между коэффициентами линейного термического расширения поливинилхлоридных пленок и материала остекления приводит к возникновению дефектов при перепадах температур в процессе эксплуатации.
Технической задачей изобретения является повышение радиопоглощающих свойств материала - уменьшение доли отраженного от слоистого остекления излучения в радиодиапазоне при сохранении стойкости к ударному воздействию, теплозащитных и оптических свойств на уровне прототипа.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен радиозащитный слоистый материал, включающий слой органического стекла и по крайней мере два слоя полимерной пленки, на одну из которых нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие, отличающийся тем, что слои полимерной пленки выполнены из полиэтилентерефталата, а между ними расположен дополнительный электропроводный склеивающий слой на основе акриловых полимеров и органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ε≥60.
В качестве функционального электропроводящего теплозащитного покрытия используют металл-диэлектрическое покрытие на основе металлов и оксидов или нитридов металлов, выбранных из группы: серебро, медь, индий, титан, олово, алюминий.
Функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие имеет поверхностное сопротивление 5-30 Ом/кв.
Установлено, что линейные и сшитые акриловые полимеры образуют прозрачные однофазные системы (электропроводные гели) с органическими растворителями с диэлектрической проницаемостью ε≥60, имеющими высокий уровень диэлектрических потерь в диапазоне 3-30 ГГц. При этом действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости гелей могут легко регулироваться.
Сочетание линейного и сшитого полимеров, входящих в состав геля, дает возможность получить теплостойкий прозрачный гель с высокой (200-400%) деформативностью.
Таким образом, прозрачные электропроводные гели с регулируемыми диэлектрическими свойствами на основе акриловых полимеров и органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ε≥60 могут быть использованы в качестве склеивающего слоя многослойного остекления. Для улучшения стойкости остекления к удару и защиты от агрессивного воздействия растворителя поверхность стекол, граничащих со склеивающим слоем, защищается термостабилизированной полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленкой, которая соединяется со стеклом посредством стандартных склеивающих слоев, используемых для ламинирования стекол, например, поливинилбутираля.
На фиг.1 показан радиозащитный слоистый материал по изобретению, где:
1 - стекло органическое
2 - поливинилбутиральная пленка
3 - электропроводящее теплозащитное покрытие
4 - полиэтилентерефталатная пленка
5 - электропроводный склеивающий слой
Электромагнитное излучение радиочастотного диапазона, падающее на многослойное остекление, частично проходит через него, частично отражается от границ раздела: воздух - внешние слои материала и границ раздела слоев внутри материала, а также частично поглощается в склеивающем слое и электропроводящем теплозащитном покрытии. При этом в предлагаемом материале значительная доля падающего излучения, прошедшего внутрь материала, претерпевает переотражение от вышеуказанных границ раздела слоев, оставаясь внутри материала и многократно проходя через электропроводящее покрытие и электропроводный склеивающий слой.
В качестве полимеров акрилового ряда могут быть использованы как несшитые полимеры, например, сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой марки ВИТАН-2М (ТУ 6-01-1228-80), так и сшитые перекисью бензоила полимеры, например, диметакрилат триэтиленгликоля марки ТГМ-3 (ТУ 6-16-2010-82), метилметакрилат марки ММА (ТУ ГОСТ 20370-74) или их смеси.
В качестве органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ε≥60 можно использовать, например, простые эфиры.
В качестве функционального электропроводящего теплозащитного покрытия могут быть использованы различные металл-диэлектрические покрытия, например, покрытие на основе меди и нитрида алюминия по ТУ 1-595-27-1124-2009.
Склеивающий гель готовят путем смешения акриловых полимеров с органическими растворителями класса простых эфиров, и с его помощью соединяют между собой два слоя органического стекла. Поверхности стекла защищают поливинилбутиральной и ПЭТФ пленкой. На одну из пленок наносят теплозащитное электропроводящее покрытие.
В таблице приведены свойства радиозащитного слоистого материала и прототипа.
| № п/п | Сопротивление теплоотражающего покрытия, Ом/кв | Коэффициент светопропускания, % | Стойкость к ударному воздействию, кДж/м2 | Энергетический коэффициент ослабления | Коэффициент пропускания, %, при частоте 10 ГГц | Коэффициент отражения, %, при частоте 10 ГГц |
| 1 | 30 | 82 | ≥40 | 1,3 | 5 | 35 |
| 2 | 5 | 71 | ≥40 | 2 | 0,1 | 0,5 |
| 3 | 25 | 81,5 | ≥40 | 1,3 | 4,5 | 58 |
| Прототип | 5 | 70 | ≥40 | 2 | 0,7 | 75 |
На фиг.2 и 3 представлены спектральные зависимости коэффициентов пропускания (штриховая линия) и отражения (сплошная линия) заявляемого технического решения и прототипа (1 - пример 1, 2 - пример 2, 3 - пример 3, 4 - прототип) в диапазоне 3-30 ГГц. Наличие на кривых характерных минимумов и максимумов подтверждает интерференционный характер уменьшения амплитуды отраженного сигнала.
Анализ представленных данных позволяет сделать вывод о том, что использование в качестве склеивающего слоя прозрачного электропроводного полимерного геля позволяет существенно снизить коэффициент отражения остекления в радиодиапазоне, при сохранении высокой стойкости к ударному воздействию, оптических характеристик и величины ослабления проходящего через остекление солнечного излучения.
1. Радиозащитный слоистый материал, включающий слой органического стекла и, по крайней мере, два слоя полимерной пленки, на одну из которых нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие, отличающийся тем, что слои полимерной пленки выполнены из полиэтилентерефталата, а между ними расположен дополнительный электропроводный склеивающий слой на основе акриловых полимеров и органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ε≥60.
2. Радиозащитный слоистый материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве функционального электропроводящего теплозащитного покрытия используют металл-диэлектрическое покрытие на основе металлов и оксидов или нитридов металлов, выбранных из группы: серебро, медь, индий, титан, олово, алюминий.
3. Радиозащитный слоистый материал по п.1, отличающийся тем, что функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие имеет поверхностное сопротивление 5-30 Ом/кв.
