Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный обзор 10
1.1 Способы придания дополнительных свойств текстильным -полотнам. 10
1.2 Оптические методы исследования текстильных полотен и полимерных покрытий . 20
1.3 Анализ взаимодействия инфракрасного излучения с полимерными плёнками, волокнами, текстильными полотнами. 28
1.4 Цветовое восприятие текстильных материалов. 34
1.5 Свойства наполненных полимерных покрытий. 36
1.6 Особенности структуры и свойства углеродных волокон и других наполнителей. 41
1.7 Выводы и постановка задач исследования. 48
Глава 2 Выбор объектов и методов исследования 51
2.1 Выбор объектов исследования. 51
2.2 Механические испытания дублированных текстильных полотен и их полимерных покрытий . 57
2.3 Физические методы исследований. 59
2.3.1 Исследования оптических свойств дублированных текстильных полотен и угленаполнениых полимерных покрытий. 59
2.3.2 Измерение акустических показателей полимерных покрытий. 60
2.3.3 Измерения теплопроводности. 62
2.3.4 Измерения электрофизических характеристик. 63
Глава 3 Оценка оптических параметров текстильных полотен и угленаполиенных пленочных покрытий 64
3.1 Исследование оптических свойств текстильных полотен и угленаполиенных полимерных покрытий. 64
3.2 Изучение закономерностей пропускания оптического излучения угленаполненными пленочными покрытиями при вариации вида наполнителя и его содержания. 71
3.3 Анализ закономерностей поглощения пленочных покрытий для дублирования текстильных полотен. 77
3.4 Оценка показателей поглощения углеродных наполнителей полимерных покрытий. 83
3.5 Выводы по главе 3. 86
Глава 4 Изучение закономерностей отражения оптического излучения угленаполиенных защитных покрытий и дублированных ими текстильных полотен 87
4.1 Изучение закономерностей отражения инфракрасного излучения угленаполненными покрытиями и текстильными полотнами. 88
4.2 Изучение закономерностей отражения видимого излучения текстильных полотен, дублированных пленочными покрытиями. 91
4.3 Анализ полученных закономерностей отражения. 95
4.4 Вывод общего выражения, описывающего закономерности отражения. 97
4.5 Разработка методики определения оптических показателей угленаполиенных пленочных покрытий при исследовании коэффициента отражения. 102
4.6 Колориметрические характеристики текстильных полотен, дублированных углеродсодержащими ПВХ покрытиями. 105
4.7 Выводы по главе 4. 109
Глава 5 Исследования физико-механических свойств покрытий для дублирования текстильных полотен с углерод содержащим и наполнителями и дублированных ими текстильных полотен 110
5.1 Изменение механических характеристик пленочных покрытий в различных направлениях формования. 111
5.2 Акустические свойства пленочных покрытий на основе ПВС с различными наполнителями. 118
5.3 Изменение механических характеристик текстильных полотен после дублирования углеродсодержащими покрытиями. 123
5.4 Изучение коэффициента теплопроводности] пленочных покрытий при введении углеродных наполнителей. 125
5.5 Влияние структуры углеродного наполнителя и способа формования наполненных пленочных покрытий для дублирования текстильных полотен на изменение удельного сопротивления. 128
5.6 Тепло- и электрофизические свойства текстильных материалов, дублированных углеродсодержащими полимерными покрытиями. 137
5.7 Выводы по главе 5. 138
Глава 6 Обсуждение полученных результатов. Выработка рекомендаций по выбору углеродного наполнителя для производства текстильных полотен, дублированных новыми защитными покрытиями 140
6.1 Обсуждение результатов закономерностей пропускания оптического излучения защитными покрытиями. 140
6.2 Обсуждение результатов закономерностей отражения оптического излучения защитными покрытиями. 142
6.3 Обсуждение результатов исследований влияния морфологии углеродсодержащих наполнителей на оптические свойства
пленочных покрытий. 144
6.4 Обсуждение результатов исследования механических показателей угленаполненных плёночных покрытий. 146
6.5 Изменение тепловых и электрических свойств угленаполненных плёночных покрытий и дублированных ими текстильных полотен. 149
6.6 Рекомендации по выбору углеродного наполнителя для производства полимерных покрытий для дублирования текстильных полотен с новыми защитными свойствами. 150
6.6.1 Влияние анизотропных и изотропных углеродсодержащих наполнителей на свойства защитных покрытий для дублирования текстильных полотен. 150
6.6.2 Изменение свойств пленочного покрытия в зависимости от способа формования. 151
6.6.3 Регулирование физико-механических свойств текстильных материалов, дублированных угленаполненыыми защитными покрытиями. 152
6.7 Рекомендуемый алгоритм выбора оптимальных параметров защитного угленаполненного полимерного покрытия. 153
6.8 Рекомендации по разработке экспериментального измерительного комплекса для определения оптических характеристик защитных покрытий и текстильных полотен. 155
Общие выводы 158
Список использованных источников. 160
Приложения 170
- Оптические методы исследования текстильных полотен и полимерных покрытий
- Механические испытания дублированных текстильных полотен и их полимерных покрытий
- Изучение закономерностей пропускания оптического излучения угленаполненными пленочными покрытиями при вариации вида наполнителя и его содержания.
- Изучение закономерностей отражения видимого излучения текстильных полотен, дублированных пленочными покрытиями.
Введение к работе
Актуальность темы
Текстильные полотна, дублированные полимерными покрытиями, широко используются в различных областях промышленности и техники. Постоянное расширение областей и масштабов их применения требует разработки материалов, обладающих новыми защитными или особыми физико-механическими свойствами. Использование углеродсодержащих наполнителей в составе пленочных покрытий для дублирования текстильных полотен, позволяет получить универсальные материалы технического и бытового назначения. Одними иа таких наполнителей являются углеродные волокна (УВ). Их уникальные свойства достаточно широко изучены. Углеродные ткани и волокна применяются как электропроводящие, армирующие, сорбционные материалы. Однако, высокая стоимость углеродных материалов препятствует их широкому распространению. Использование же коротких углеродных волокон и некондиционных остатков производства углеродных тканей) в качестве наполнителей полимерных покрытий для дублирования текстильных полотен, позволяет существенно снизить расход дорогостоящего сырья и создавать необходимые материалы с заданным комплексом свойств.
Цель и задачи исследования
Целью работы является оценка свойств новых угленаполненных полимерных покрытий и дублированных ими текстильных полотен, что позволит получать материалы с заданными оптическими, тепло- и электрофизическими свойствами. Для достижения цели в работе были решены следующие задачи:
- оценка оптических показателей текстильных полотен, а также проведение исследования и сравнительного анализа оптических
характеристик угленаполненных полимерных покрытий для дублирования текстильных полотен в зависимости от вида и содержания углеродного наполнителя;
разработка методов оценки оптических параметров
угленаполненных защитных покрытий и дублированных ими
текстильных полотен;
исследование механических, тепловых и электрических свойств пленочных покрытий, полученных различными методами, и содержащих углеродные волокна или другие изотропные углеродные наполнители;
оценка прочностных, теплозащитных и антистатических свойств текстильных полотен, дублированных углеродсодержащими полимерными покрытиями;
- выработка рекомендаций по прогнозированию комплекса
оптических, теплоизоляционных, антистатических свойств текстильных
материалов, дублированных угленаполненными пленочными покрытиями.
Научная новизна
Изучены закономерности пропускания и отражения оптического излучения в инфракрасной и видимой области текстильными полотнами и угленаполненными пленочными покрытиями при вариации вида и относительного содержания углеродного наполнителя и вида полимерной матрицы.
Предложено выражение, описывающее поглощение оптического излучения угленаполненными полимерными покрытиями, основанное на аддитивности вкладов в поглощение полимерной матрицы и наполнителя.
Изучение закономерностей отражения оптического излучения от текстильных полотен, дублированных угленаполненными пленочными покрытиями, позволило установить, что коэффициент отражения зависит от оптических характеристик полимерной матрицы, наполнителя и от
толщины покрытия, а так же от оптических характеристик текстильной подложки. Предложено математическое описание полученных экспериментальных закономерностей.
4. Определено влияние вида углеродных наполнителей на электро- и теплофизические показатели покрытий для дублирования текстильных полотен. Показано, что введение пористых углеродных волокон снижает теплопроводность пленочных полимерных покрытий.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Установленные закономерности изменения поглощающих и отражающих характеристик текстильных полотен и защитных пленочных покрытий и предложенные методы определения их оптических показателей легли в основу методик: 1) определения показателей поглощения углеродных наполнителей; 2) определения удельных коэффициентов отражения и показателей поглощения текстильных полотен и угленаполненных пленочных покрытий. Выработаны научно-обоснованные рекомендации по оптимизации толщины защитных пленочных покрытий для дублирования текстильных полотен.
Определены оптические показатели текстильных полотен, дублированных угленаполненными полимерными покрытиями и различных углеродиых наполнителей, что является основой для прогнозирования оптических свойств исследованных материалов.
3. Выработаны рекомендации, позволяющие получать
дублированные плёночными покрытиями текстильные полотна,
обладающие комплексом оптических, электро- и тепло физических
свойств.
4. Результаты работы внедрены на ОАО «Икофлок», ЗАО «НПО
Специальных материалов» и др.
Апробация и публикации результатов исследований
Материалы диссертации были доложены и получили положительную оценку на:
Третьей Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры -2004», Москва, МГУ, 2004г.;
VIII Международном семинаре «Физика волокнистых материалов: с'груктура, свойства, наукоемкие технологии и материалы». SMARTEX-2005, Иваново. Ивановская государственная текстильная академия. 2005г.;
Симпозиуме по электронной микроскопии. Черноголовка, июнь 2005г.
По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Оптические методы исследования текстильных полотен и полимерных покрытий
Методы исследования тканей классифицированы в работе [28], значительная их часть относится к оптическим, точнее, к всевозможным вариантам метода микроскопии. К неоптическим методам относятся: I рентгенография, радиография и акустический метод.
Один из самых широко распространенных методов в текстильном материаловедении- метод микроскопии, который применяется при исследованиях внутренней структуры, измерении поперечников, геометрических характеристик тканей и т.д [7, 28-30]. Кроме собственно самого метода световой микроскопии, применение увеличивающих изображение приборов требуется в методах микросрезов, разрезов и в оптическом безерезном экспресс-методе. Многие методы требуют предварительной специальной подготовки тканей, в частности методы микросрезов и разрезов, что не исключает возможность искажения строения тісани. Эти методы трудоемки и, в принципе, не могут быть использованы для контроля структурных параметров в процессе производства [31].
Оптические методы исследования свойств текстильных материалов основаны на взаимодействии электромагнитного поля с исследуемым образцом, при этом, под оптическим диапазоном электромагнитного поля понимают волны длиной от 100 им до 3,4 мм, кроме того, выделяют диапазон видимого света с длинами волн Световой поток Р (рис. 1.1), падающий на материал, претерпевает ряд изменений: часть его Рр отражается от поверхности, часть Ра поглощается и часть Рт проходит через материал.
Основными характеристиками световых свойств материалов служат коэффициенты: отражения р, поглощения а и пропускания т. Эти коэффициенты представляют собой отношение, соответственно, отраженного Рр, поглощенного Ра и пропущенного Рт потоков излучения к падающему потоку:
Отражение светового потока может быть зеркальным, когда световой поток изменяет свое направление, но остается в плоскости падения, и рассеянным в разных направлениях. Это зависит от характера поверхности материала. Так, материалы с гладкой, ровной поверхностью в большей степени обладают зеркальным отражением, чем имеющие шероховатую, неровную поверхность.
Световой поток, проходящий через материал, изменяется и качественно и количественно: часть его Ра поглощается веществом волокна, часть Рр и Рр диффузионно рассеивается, а часть Рр проходит через. Для текстильных материалов диффузионное рассеивание светового потока обусловлено неравномерностью строения волокна, которое, как известно, имеет структурные элементы различной плотности, часто неравномерно и неплотно расположенные по толщине волокна.
Как любая электромагнитная волна, световая характеризуется направлением распространения, интенсивностью, плоскостью поляризации, длиной волны и фазой. По количественному или качественному изменению этих характеристик при отражении света или его прохождении через вещество [32, 33] судят о свойствах исследуемого материала. В качестве источников излучения используются устройства от ламп накаливания до лазеров, отличающиеся по мощности, спектральному составу и т.д., в качестве фотоприемников - всевозможные приборы от простейших фотоэлементов до современных компьютерных комплексов, позволяющих не только фиксировать, но и обрабатывать полученное изображение. Стандартными методами исследования, как правило, оцениваются изменения цветовых характеристик материалов визуальным контролем [34].
Все используемые в текстильном материаловедении оптические методы можно разделить на следующие группы: интерференционные и дифракционные методы, методы, основанные на изучении рассеянного сигнала; в т.ч. методы, связанные с измерением светорассеяния вперед (светопропускание) и назад (отражение), и теневые методы, методы, использующие поляризацию, спектрально-люминисцентные методы, другие методы (в том числе измерения под микроскопом, визуальное наблюдение, двулучеиреломление и т.д.).
Оптические методы применяются либо для непосредственного измерения при наличии корреляционных зависимостей, связывающих распределение интенсивности света и измеряемых характеристик текстильных материалов, либо для косвенных измерений, при которых просто отслеживается постоянство светового потока или проводится его сравнение с эталоном .
Наиболее точными являются интерференционные и дифракционные методы. В их основе лежит явление интерференции света. Эти методы используются на практике в текстильном материаловедении для исследования внешней геометрии - поперечников волокон и нитей, распрямлениости волокон в пряже, извитости, крутки, уточного перекоса и межиитьевых расстояний в тканях или (интерференция поляризованного света) для определения показателей преломления, анизотропии свойств, в том числе двулучепрелом-ления. Методики интерференционных и дифракционных измерений основаны на анализе световых картин, возникающих на экране наблюдения при освещении светом исследуемых материалов; при этом; сами материалы играют роль дифракционных отверстий или экранов [35]. При освещении волокна или нити плоской монохроматической световой волной на экране наблюдения возникает дифракционная картина (дифрактограмма), характеризуемая распределением максимумов и минимумов освещенности, которые зависят от величины поперечника волокна и анизотропии внутренней структуры.
В текстильном материаловедении давно известен дифракционный метод измерения поперечников нитей, в основе которого лежит анализ дифрак-тограмм. Был разработан и внедрен в практику прибор, дававший возможность измерять диаметры с точностью 8,4 % [36]. Дальнейшее развитие метод получил при появлении принципиально новых источников света - лазеров, что позволило качественно улучшить результаты и расширить сферу применимости.
Механические испытания дублированных текстильных полотен и их полимерных покрытий
Перед проведением испытаний образцы кондиционировались в специальной камере или эксикаторах при относительной влажности воздуха 65±5% и температуре 23±2С не менее 16 часов и вынимались непосредственно перед испытаниями. Испытания проводились при температуре 23i2C. Толщина пленочных образцов определялась механическим сканировав нем по методу А,ГОСТ 17035-86 [166] в пяти точках на равных расстояниях друг от друга. Испытания полимерных покрытий на растяжение проводились по ГОСТ 14236-81 [167] на разрывной машине «Инстрон»-4230 при скорости раздвижения зажимов 10±1 мм/мин. для образцов на основе ПВС, и при скорости раздвижения зажимов 100±Ю мм/мин. для образцов на основе ПВХ. Ширина образцов составляла 10,0 0,2 мм, расчетная длина- 50,0±0,5 мм. Толщина и поверхностная плотность текстильных полотен, дублированных исследуемыми пленочными покрытиями, определялась по ГОСТ 17073-91 [168]. Определение разрывной нагрузки и удлинения при разрыве проводились по ГОСТ 17316-91 [169], при скорости перемещения нижнего зажима 100±10 мм/мин., размер проб составлял 20 100мм. Определение сопротивления раздиранию проводилось по ГОСТ 17074-88 [170], размер проб составлял 75x225 мм. Поверхностная плотность текстильных материалов (волокнистых подложек) определялась по ГОСТ 3811-72 [171]. Определение разрывной нагрузки, удлинения при разрыве и прочности при раздирании проводились по ГОСТ 15902.3-2003 [172], при скорости перемещения нижнего зажима 100±10 мм/мин.. При определении разрывных характеристик расстояние между зажимами составляло 100±1 мм при ширине пробы 50 мм, при определении прочности при раздирании размер проб составлял 70 200 мм. вида наполнителя и его количества проводилось на пленочных образцах методом инфракрасной спектроскопии. Поглощение излучения регистрировалось с помощью спектрофотометра Specord IR-75 кафедры физики СПбУТД в диапазоне 25000-1800 см "
Для анализа были выбраны области, в которых используемые в качестве матрицы полимеры и наполнители не имеют собственных характеристических полос поглощения. Измерения характеристик отражения проводилось с использованием газового СО и СО - лазера марки ИЛГЫ - 701 с длиной волны Х=40,6 мкм и 5,0 мкм. Коэффициент отражения определялся как отношение плотности потока излучения, зеркально отраженного под углом 45 к поверхности образна, к плотности потока падающего излучения. Так как оптические свойства полимерных материалов зависят от интенсивности падающего излучения, в данной работе использовалась минимальная плотность потока, не вызывающая регистрируемого теплового разогрева. Отражение видимого излучения регистрировалось на колориметре Спектротон 5Ш .500.001 экспериментальной лаборатории ОАО «Икофлок» в спектральном диапазоне 380-720 нм для стандартного наблюдателя при источнике света С по ГОСТ 7721-76 . Изучение отражения излучения длиной волн Х=0,8-0,9мкм проводилось в ЗАО «НПО Специальных материалов» с использованием прибора ночного видения с электронно-оптическим преобразователем 3 класса (ПНВ) и регистрировалось цифровой фотокамерой. Измерение акустических свойств проводилось на образцах на основе ПВС, обладающих наибольшей жесткостью.
Для исследования акустических свойств использовалась установка лаборатории Физической химии полимеров ИВС РАН, схема которой приведена на рис. 2.5 [173]. Основным элементом схемы являемся прибор УК-10 ПМ (НПО «Волна», г. Кишинев) 1 для определения упругих свойств материалов по скорости распространения переднего фронта импульсов ультразвуковых колебаний. Один конец исследуемого образца 2 неподвижно закрепляли в волноводе 3, соединенном с излучателем 4, генерирующим ультразвуковые колебания с частотой v = 200 кГц. К другому концу через блок 5, обеспечивающий подвижный контакт с волноводом 3 и соединенным с ним приемником 6, прикладывался груз 7 массой 100 г для обеспечения постоянного натяжения образца. Приёмник был установлен на подвижном штативе 8, что позволяло менять длину образца. Скорость УЗ определялась по формуле: где t (сек.) - время задержки УЗ сигнала при прохождении через образец, длиной L. Длина образцов составляла 10,0+0,1 см. Измерения проводились при нормальных условиях (температура 23i2C, влажность 65±5%). Модуль Юнга рассчитывали по времени t распространения ультразвукового импульса в образце длиной L [174]: где р — плотность образца; с — скорость распространения ультразвуковых импульсов. С этой целью были проведены соответствующие измерения плотности (взвешиванием по ГОСТ 15136-69 [175]) и расчеты, которые вопреки ожида-ниям,имели существенные различия: экспериментально определенные значения оказались ниже полученных расчетным путем.
Дальнейшие исследование показали, что это явление возможно объяснить наличием межфазного слоя на границе полимер-наполнитель. Поэтому расчет акустического модуля упругости был выполнен для экспериментально определенных значений плотности. Измерения теплопроводности проводились методом динамического калориметра, обоснованного Платуновым Е. С [176] на лабораторной установке кафедры прикладной физики и оптики твердого тела СПбГПУ. Установка состояла из блока питания и регулирования, цифрового вольтметра и измерительного блока ИТ-А, 400, тепловая схема которого показана на рис. 2.6. Исследуемый образец 4, контактная пластина 3 и стержень 5 монотонно разогреваются тепловым потоком Q(T), поступающим через тепломер 2 от основания 1. Боковые поверхности стержня, образца, пластины и тепломера адиабатизированы за счет оболочки 6, представляющей собой охранный колпак с нагревателем. Разность температур между стержнем и охранным колпаком поддерживается равной нулю при помощи следящей системы. Таким образом в образце и тепломере возникает постоянный градиент температур.
Изучение закономерностей пропускания оптического излучения угленаполненными пленочными покрытиями при вариации вида наполнителя и его содержания.
Проведенные исследования показывают, что оптические свойства уг-леродсодержагцих пленочных покрытий определяются степенью упорядоченности и морфологией поверхности углеродного наполнителя. Как показано в предыдущем разделе, пропускание зависит от вида наполнителя при одном и том же массовом содержании. Однако, для получения полной картины взаимодействия светового потока с угленаполненными пленочными покрытиями и оценки их способности эффективно поглощать инфракрасное излучение, необходимо разделение вкладов в это поглощение полимерной матрицы и наполнителя. В этой связи необходимо провести изучение изменения светопронускания от толщины пленки, а так же от относительного содержания наполнителя. Это необходимо для разработки научных основ прогнозирования оптических свойств текстильных покрытий.
На рисунках 3.4-3.9 представлены графики пропускания ПВС пленочных покрытий в видимой и инфракрасной области при вариации вида и содержания наполнителя. Образцы пленочных покрытий для дублирования текстильных полотен на основе ПВС полимерной матрицы, содержащие технический углерод, пропускали очень незначительную часть видимого излучения, поэтому определение поглощения в этом диапазоне для них не проводилось.
Как видно из приведенных рисунков, пропускание излучения пленочными покрытиями на основе ПВС уменьшается с увеличением толщины покрытия/, как для ненаполненных покрытий (рис. 3.4), так и для покрытий, содержащих углеродные наполнители (рис. 3.5-3.9), причем;в инфракрасном диапазоне этот процесс происходит более интенсивно. Видно, что введение углеродных наполнителей снижает интенсивность пропущенного излучения в зависимости от массового содержания наполнителя.
Пропускание видимого и инфракрасного излучения пленочными покрытиями на основе ПВХ сохраняет тот же характер, однако, интенсивность пропущенного излучения увеличивается при переходе от видимого диапазона (700 нм) к ближнему инфракрасному (900 нм) и далее к среднему инфракрасному (5,26 мкм) диапазонам (рис. ЗЛО). Поскольку различия в поглощении излучений с длиной волны 900 и 700 нм незначительны., для наполненных угленом ПВХ покрытий, зависимости приводятся только для видимого и среднего инфракрасного диапазонов (рис. 3.11). Образцы имеющихся толщин, наполненные техническим углеродом и минеральным наполнителем, практически не пропускают видимое излучение, поэтому для них приводятся зависимости только пропускания инфракрасного излучения (рис. 3.9, 3.12).
Приведенные зависимости показывают, что чем больше наполнителя вводится в пленочное покрытие, тем ниже интенсивность пропущенного излучения. Видно, что на интенсивность пропущенного излучения влияет и вид углеродного наполнителя. И так, проанализируем полученные зависимости.
Мы рассмотрели качественную картину пропускания различными защитными покрытиями при вариации вида и содержания наполнителя. Для установления конкретных оптических показателей необходимо провести аналитическое описание полученных зависимостей и попробовать установить их вид. Известно, что величины интенсивностей вошедшего в однородное вещество и прошедшего через него излучения (10 и / - соответственно) и толщина поглощающего слоя (h), связаны между собой законом Бугера-Ламберта-Бера [72]: где// - натуральный показатель поглощения, который является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в е раз.
И так J о определяется как интенсивность пучка оптического излучения вошедшего в образец. Эту величину можно найти через интенсивность пучка, падающего на поверхность образца 1па$. Зная коэффициент отражения от поверхности образца Р J , /0 можно найти как:
Как будет показано в следующей главе, Р не является постоянной величиной для пленочных покрытий [80] и зависит, в частиости,от толщины образца (см. выражение 4.4). Следовательно, во всех экспериментах при определении показателя поглощения № , при вариации толщины образца, каждый раз необходимо вводить поправку в значение коэффициента отражения Р , чтобы правильно определить значение о . Эта поправка стремится к О при определённых значениях толщины образца. В этой связи, при определении М в экспериментах на пропускание излучения через пленочные покрытия, все время вводилась поправка в определение Р , в соответствии с закономерностью (4.4), описывающей изменение Р от толщины образца. Следует отметить, что нам неизвестны работы, в которых учитывалась такая поправка. Однако закон Бугера-Ламберта-Бера традиционно [72, 75] применяется для описания пропускания излучения однородными полимерными пленками и растворами полимеров. Проверим, можно ли использовать этот закон для прогнозирования свойств наполненных пленочных покрытий. Для этого строим зависимость оптической плотности D= - In (І/Іо) от h для исследуемых образцов ненаполненных ПВС покрытий (рис. 3.13 а), покрытий на основе ПВХ (рис.3.13 б) и покрытий с различными видами углеродных наполнителей (рис.3.14, 3.15). Если эта зависимость будет линейной, то следовательно закон Бугера-Ламберта-Бера применим к исследуемым угленаполнен-ным пленочным покрытиям текстильных полотен, которые до настоящего времени не исследовались. Как видно из рисунков, полученные зависимости могут рассматриваться как линейные. Следовательно, экспериментальные результаты хорошо описываются формулой (3.1). При этом tg угла наклона является показателем поглощения JU данного полимерного покрытия.
Изучение закономерностей отражения видимого излучения текстильных полотен, дублированных пленочными покрытиями.
Как уже было отмечено, в видимом диапазоне для минимизации влияния оптических свойств текстильной основы было принято решение проводить эксперимент на чёрной подложке. В качестве подложіш была выбрана полиэфирная ткань арт. 8С-55кв чёрного цвета.
Эксперименты по изменению отражения видимого излучения дублированными текстильными полотнами дали аналогичные результаты. Результаты этих экспериментов продемонстрированы на рисунках 4.4 - 4.7.
Изменение интенсивности отражения полиэфирной ткани, дублированной пленочными покрытиями на основе ПВС в зависимости от толщины пленочного покрытия, вида наполнителя и его массового содержания представлены на рис. 4.4, 4.5.
Изменение интенсивности отражения полиэфирной ткани, дублированной пленочными покрытиями на основе ПВХ полимерной композиции, в зависимости от толщины пленочного покрытия, вида и массового содержания наполнителя представлены на рис. 4.6, 4.7.
При отражении видимого излучения полиэфирной тканью, дублированной различными плёночными покрытиями на основе ПВХ композиции, так же наблюдается увеличение интенсивности отраженного излучения при увеличении толщины покрытия. При достижении толщины покрытия определенного значения интенсивность отраженного излучения стабилизируется и не изменяется при дальнейшем увеличении толщины. Это свидетельствует о зависимости отражающих способностей материала от толщины покрытия и от его состава.
Характер зависимости интенсивности отражения инфракрасного излучения от вида и массового содержания углеродных наполнителей имеет тот же видчто и при отражении видимого излучения.
Таким образом, как следует из результатов эксперимента, коэффициент отражения текстильных полотен, дублированных пленочными покрытиями, зависит: от толщины покрытия; от вида углеродного наполнителя; от содержания углеродного наполнителя - чем больше массовая доля наполнителя, тем меньше коэффициент отражения покрытия дублированного текстильного материала.
Принято считать, что отражательные свойства текстильных материалов в видимом свете определяются характером поверхности и отделкой. Результаты экспериментов, представленные в предыдущем разделе, доказывают, что отражательные способности дублированных плёночными покрытиями текстильных полотен зависят так же от толщины и состава покрытий как в видимом диапазоне длин волн, так и в инфракрасном.
И так, попробуем проанализировать полученные результаты. Как видно из рисунков 4.1-4.7, происходит рост коэффициента отражения при увеличении толщины покрытия до значения hH. Рассматривая зависимость коэффициента отражения пленочных покрытий с различным массовым содержанием наполнителей (рис. 4.2, 4.5, 4.6), нетрудно заметить что наблюдается зависимость как максимального значения коэффициента отражения ртах от вида и массового содержания наполнителя с? (рис. 4.8-а), так и значения hH (рис. 4.8-6).
Пропускающая способность исследуемых пленочных покрытий рассматривалась в 3 главе, и было установлено, что интенсивность пропущенного излучения зависит от показателя поглощения р пленочного покрытия. Образцы, содержащие волокно эвлон, обладают наибольшим пропусканием ИК излучения. Отражающая способность таких покрытий тоже больше, чем у других образцов. Очевидно, структура наполнителя в той же мере сказывается как на пропускающую способность пленочных покрытий, так и на их отражающие характеристики. Поэтому попробуем проследить взаимосвязь между показателями поглощения плёночных покрытий и соответствующими им значениями ртах (рис. 4.9).
Как видно из рисунка, чем больше значение показателя поглощения пленочного покрытия, тем меньше его максимальный коэффициент отражения. Т.е.Ртах обратно пропорционален/ .
Волновая теория распространения света, предложенная Гюйгенсом и развитая в дальнейшем Эйлером, Ломоносовым, Юнгом, Френелем, утверждает, что каждая точка среды, до которой доходит световое возбуждение, является, в свою очередь, центром вторичных волн. Дальнейшее развитие оптики частично подтвердило эту теорию в части распространения поперечной световой волны в твердых телах.
Согласно современным представлениям о закономерностях образования отраженного пучка оптического излучения прозрачным объектом (плёнкой), этот пучок формируется за счёт «работы» вторичных источников излучения, которые имеются во всём облучаемом объёме. Если рассматривать взаимодействие поперечной световой волны с прозрачным для данного излучения плоским образцом, то интенсивность отраженного пучка будет складываться из интенсивностей волн, испускаемых каждым вторичным источником. В этой связи, для расчёта интенсивности отражённого излучения, целесообразно разбить объем образца на слои, имеющие бесконечно малую толщину dx и расположенные параллельно поверхности рассматриваемого объекта (рис. 4.10).
