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基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法技术

技术编号:22559854 阅读:83 留言:0更新日期:2019-11-16 09:31
本发明专利技术属于光谱模拟领域,涉及基于还原染料的可见光‑近红外仿生光谱模拟材料的制备方法。所述方法为方法:将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂和胺类催化剂混合搅拌均匀作为A料,加入定量的异氰酸酯和锡类催化剂混合物B料。搅拌后发泡,发泡结束后熟化成型,所述熟化成型过程的温度为60‑80℃,得到具有三维多孔结构的仿生光谱模拟材料;所述发泡剂是由一种或几种还原染料复配,配置成含量为80g/L的分散液。本发明专利技术针对传统仿生光谱模拟材料结构复杂,采用的着色剂稳定性差或具有毒性的问题,可见光‑近红外仿生光谱模拟材料具有绿色植物所有的光谱特征,与树叶在380‑2500nm波段的光谱相关系数达到0.970以上。

Preparation of visible near infrared biomimetic materials based on vat dyes

The invention belongs to the field of spectral simulation, and relates to a preparation method of visible light \u2011 near-infrared bionic spectral simulation material based on reducing dyes. The method is as follows: the polyether polyols, foaming agents, foam stabilizers and amine catalysts are mixed evenly as A materials, and a quantitative isocyanate and tin catalyst mixture B is added. The foaming agent is composed of one or several reducing dyes and is configured into a dispersion with a content of 80g / L. The invention aims at the problem of complex structure of traditional bionic spectral simulation material, poor stability or toxicity of the colorant used, the visible light \u2011 near-infrared bionic spectral simulation material has all the spectral characteristics of green plants, and the spectral correlation coefficient with leaves in 380 \u2011 2500nm band reaches above 0.970.

【技术实现步骤摘要】
基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法
本专利技术属于光谱模拟领域,涉及基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法。
技术介绍
在自然界中,动植物的功能性与其结构组成有着十分密切的联系。例如荷叶表面的微纳米乳突结构使其具有超疏水自清洁特性;孔雀的羽毛因其特殊结构而具有美丽的色彩;蝙蝠可以发射出超声波通过“回声定位”探测周边环境;蜘蛛丝由于蛋白质分子链的特殊排列使其具有极高的强度。仿生材料的研究通常是从其结构组成出发,制备具有与生物材料相似的结构特性和特殊性能的材料。不同植物在380-2500nm内具有相似的反射光谱,植物叶片的太阳光谱反射特征的形成与其色素、水分和干物质的吸收以及树叶内部的结构有关,不同植物在380-2500nm内具有相似的反射光谱,均呈现四个基本特征:(1)在680-780nm波长范围内,反射率较低,在540nm左右出现一个反射峰,称为“绿峰”,是叶片中;叶绿素的特征吸收造成的;(2)从680nm开始,反射率急剧上升,至780nm结束,形成一个陡坡,称为“红边”;(3)在780-1300nm范围内,反射率较高,维持在40%-60%之间,称为“近红外高原”,这主要是叶片内疏松多孔结构的光线的多次反射造成的;(4)在1450nm和1950nm左右,形成两个吸收谷,称为“水分吸收谷”,这是叶片中水的特征吸收造成的。国内许多机构的学者对绿色植物光谱模拟相关新型材料进行了研究工作,刘志明设计了一种模型,以透光性好的高分子薄膜、发泡的聚氨酯材料、植物色素的微胶囊和高吸水性树脂分别模拟植物叶片中的表皮、叶肉组织、色素和水,简化之后的仿生材料与多片梧桐叶叠加的反射光谱较为相似;郭利采用聚氨酯作为树脂基体,铬绿、叶绿素和自由水作为填料,制备的涂层与绿色植物在380-2500nm波段有相似的光谱特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,获得的可见光-近红外光谱模拟材料可以模拟绿色植物在380-2500nm的光谱特性,具有绿色植物所有的光谱特征,光谱相关系数达到0.970以上。本专利技术的技术方案如下:基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,步骤如下:将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂和胺类催化剂混合搅拌均匀作为A料,加入定量的异氰酸酯和锡类催化剂混合物B料,所述泡沫稳定剂为聚醚多元醇和异氰酸酯(TDI)总用量之和质量分数的1.0%~2.0%。所述胺类催化剂和锡类催化剂的质量比为2:8~8:2。所述胺类催化剂和锡类催化剂用量之和为聚醚多元醇和异氰酸酯(TDI)用量之和质量分数的0.8%。所述的聚醚多元醇和异氰酸酯质量比为50:19。高速搅拌后倒入模具中开始发泡,发泡结束后熟化成型,所述熟化成型过程的温度为60-80℃,熟化时间为2-4h,得到可见光-近红外仿生光谱模拟材料。所述聚醚多元醇为聚醚3055、聚醚D360L、聚醚3050、聚醚330N中的一种。所述异氰酸酯为TDI100、TDI80、TDI60中的一种。所述泡沫稳定剂为UF5880、L580、DC2525、Y10366中的一种。所述胺类催化剂为二乙醇胺、三乙烯二胺、三乙醇胺中的一种。所述锡类催化剂为辛酸亚锡T9、辛酸亚锡T12、二月桂酸二丁基锡T12中的一种。所述发泡剂是由一种或几种还原染料复配,配置成含量为80g/L的分散液,所述发泡剂的用量为聚醚多元醇和异氰酸酯总用量质量分数的3.6%~7.2%,并添加红边调节剂进行调节。所述还原染料为还原橄榄R、还原黄G、还原金橙G、还原蓝CLF、还原灰M中的一种或几种。所述红边调节剂为四吡啶基卟啉、四苯基卟啉、叶绿素铜钠盐中的一种或几种,其对还原染料的质量分数为0%-28%。本专利技术的有益效果:本专利技术针对传统仿生光谱模拟材料结构复杂,采用的着色剂稳定性差或具有毒性的问题,设计制备一种基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料,具有绿色植物所有的光谱特征,与树叶在380-2500nm波段的光谱相关系数达到0.970以上。附图说明图1叶绿素铜钠盐对绿峰及红边的影响示意图。图2仿生光谱模拟材料与绿色植物光谱对比示意图。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施例。测试方法,具体分析如下:(1)反射光谱将样品切割成5cm*5cm*4mm的薄片,置于Lambda950紫外-可见光-近红外分光光度计的固体反射率样品测试仓,测试样品380-2500nm范围内的反射光谱曲线。(2)光谱相关系数根据交叉相关光谱匹配法(式1)计算样品与绿色植物叶片的光谱相关系数。实施实例1本实施实例采用还原染料作为着色剂,叶绿素铜钠盐作为红边调节剂,具体工艺如下:工艺步骤:将0.08g还原橄榄R、0.1g还原黄G以及一定量(0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05g)叶绿素铜钠盐配置为80g/L的发泡剂溶液。称取20g聚醚3050、1.5g发泡剂染料溶液、0.06g二乙醇胺、0.3g泡沫稳定剂L580,高速搅拌60s混合均匀作为A料。加入7.6gTDI和0.14g辛酸亚锡T9,搅拌15-20s后转移至模具中开始发泡,发泡结束后转移至70℃烘箱中熟化2h,室温放置24h后切割得到样品,根据交叉光谱相关匹配法计算样品与绿色植物在380-1300nm范围的光谱相似度。从图1中可以看出,当不添加红边调节剂叶绿素铜钠盐时,材料的绿色反射峰位于550nm处,但反射率较高,峰形不明显。添加叶绿素铜钠盐之后可以使其“绿峰”特征更加明显,但红边反射率逐渐降低,当叶绿素铜钠盐的添加量为0.03g时,与绿色植物在380-1300nm范围内的光谱相关系数达到0.980。实施实例2本实施实例采用还原染料作为着色剂,叶绿素铜钠盐作为红边调节剂,具体工艺如下:工艺步骤:首先配置80g/L的发泡剂染料溶液,其中还原橄榄R:还原黄G:叶绿素铜钠盐=8:10:3。称取20g聚醚3050、1.5g发泡剂染料溶液、0.06g二乙醇胺、0.3g泡沫稳定剂L580,高速搅拌60s混合均匀作为A料。加入7.6gTDI和0.14g辛酸亚锡T9,搅拌15-20s后转移至模具中开始发泡,发泡结束后转移至70℃烘箱中熟化2h,室温放置24h后切割得到样品,浸入少量去离子水后进行测试,根据交叉光谱相关匹配法计算仿生光谱模拟材料与绿色植物的光谱相似度。从图2中可以看出,所制备的基于还原染料的仿生光谱模拟材料与绿色植物光谱非常相似,具有绿色植物光谱的所有特征,通过交叉光谱相关匹配法计算得到其与桂花叶片的相关系数高达0.976。实施实例3本实施实例采用还原染料作为着色剂,叶绿素铜钠盐作为红边调节剂,具体工艺如下:工艺步骤:首先配置80g/L的发泡剂染料溶液,其中还原橄榄R:还原黄G:叶绿素铜钠本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,其特征在于,步骤如下:/n将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂和胺类催化剂混合搅拌均匀作为A料,加入定量的异氰酸酯和锡类催化剂混合物B料,搅拌后发泡,发泡结束后熟化成型,所述熟化成型过程的温度为60-80℃,熟化时间为2-4h,得到具有三维多孔结构的仿生光谱模拟材料;/n所述泡沫稳定剂质量分数为聚醚多元醇和异氰酸酯总用量之和质量分数的1.0%~2.0%;所述胺类催化剂和锡类催化剂的质量比为2:8~8:2;所述胺类催化剂和锡类催化剂用量之和为聚醚多元醇和异氰酸酯用量之和质量分数的0.8%;所述发泡剂的用量为聚醚多元醇和异氰酸酯总用量质量分数的3.6%~7.2%;所述的聚醚多元醇和异氰酸酯质量比为50:19;/n所述发泡剂是由一种或几种还原染料复配,配置成含量为80g/L的分散液,并添加红边调节剂进行调节,红边调节剂的质量分数为还原染料质量分数的0%-28%;所述还原染料为还原橄榄R、还原黄G、还原金橙G、还原蓝CLF、还原灰M中的一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,其特征在于,步骤如下:
将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂和胺类催化剂混合搅拌均匀作为A料,加入定量的异氰酸酯和锡类催化剂混合物B料,搅拌后发泡,发泡结束后熟化成型,所述熟化成型过程的温度为60-80℃,熟化时间为2-4h,得到具有三维多孔结构的仿生光谱模拟材料;
所述泡沫稳定剂质量分数为聚醚多元醇和异氰酸酯总用量之和质量分数的1.0%~2.0%;所述胺类催化剂和锡类催化剂的质量比为2:8~8:2;所述胺类催化剂和锡类催化剂用量之和为聚醚多元醇和异氰酸酯用量之和质量分数的0.8%;所述发泡剂的用量为聚醚多元醇和异氰酸酯总用量质量分数的3.6%~7.2%;所述的聚醚多元醇和异氰酸酯质量比为50:19;
所述发泡剂是由一种或几种还原染料复配,配置成含量为80g/L的分散液,并添加红边调节剂进行调节,红边调节剂的质量分数为还原染料质量分数的0%-28%;所述还原染料为还原橄榄R、还原黄G、还原金橙G、还原蓝CLF、还原灰M中的一种或几种。


2.如权利要求1所述的基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,其特征在于,所述红边调节剂为四吡啶基卟啉、四苯基卟啉、叶绿素铜钠盐中的一种或几种。


3.如权利要求1或2所述的基于还原染料的可见光-近红外仿生光谱模拟材料的制备方法,其特征在于,所述聚醚多元醇为聚醚305...

【专利技术属性】
技术研发人员:付少海李敏胡安然张丽平刘明明王冬
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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