一種無鉛防電離輻射複合材料的製作方法
2023-05-22 11:14:21 1
一種無鉛防電離輻射複合材料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種無鉛防電離輻射複合材料，按重量百分比計，其包含30～95%的防輻射粉體材料及5～70%的成型材料；其中，相對於所述複合材料的總重量而言，所述粉體材料包含1～65%硫酸鋇粉、1～50%氧化鐵粉、5～90%鎢及其化合物、及1～25%鎘及其化合物。本發明複合材料無毒、不汙染環境、生產工藝簡單、屏蔽能量範圍寬、防電離輻射效果好、重量輕，可廣泛用於各種防護用途。
【專利說明】一種無鉛防電離輻射複合材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及電離輻射的防護領域，尤其涉及一種無鉛防電離輻射複合材料。
【背景技術】
[0002]隨著各種電離輻射在工業社會中的應用越來越廣泛，對相關工作人員的防護衛生要求也越來越高。目前國內使用的防電離輻射複合材料一直局限於採用鉛或鉛化合物作為主要的添加材料來防止電離輻射對人體的危害，其主要應用於X射線、Y射線、α表面汙染、β表面汙染、及醫院輻射設備室工作人員等的防護、無損探傷防護、核防護等，但該類產品比重大、屏蔽範圍窄，且鉛本身具有毒性，易給相關使用人員造成身體上的危害，同時也對環境造成汙染。由於鉛對人體及環境帶來的嚴重危害，目前歐美等國家已經限制含鉛製品在本國內使用。
[0003]為克服上述缺陷，目前已提出幾種無鉛X射線屏蔽材料。例如，中國專利申請CN101137285A公開了一種用於醫用χ射線防護的複合屏蔽材料，以重量百分比含量計算其包括以下組分:混合鑭系元素:30?70% ;鎢:1?40% ;鉍:0?30% ;錫:0.1?20% ;載體材料:15?20%。
[0004]中國專利CN101572129A也公開了一種全無鉛X射線屏蔽塑料複合材料，其基體材料為塑料，其組成和重量份數為:塑料，50-100 ;稀土有機配合物，20-300 ;無機稀土化合物，20-500 ;錫，20-500 ;鉍單質或鉍無機化合物，20-550 ;鉍有機配合物，20-230 ;鎢，20-260 ;軟化劑，2-30 ;抗氧劑，1-3 ;矽烷偶聯劑，0.5-3 ;及原位反應引發劑，0.2_1。
[0005]這些現有技術均是建立在用鎢、鉍、錫及其化合物與稀土元素等按一定比例配合，利用成型材料加工成型而製得的屏蔽材料，其解決了大多數現有技術含鉛的不足之處，但其自身也存在一些缺陷:1)成本高，其中所用的鉍及無機稀土化合物、有機稀土配合物單價高，造成製造出來的產品整體成本高；2)有機稀土配合物在市場上不易購買，自行生產又增加了工藝的複雜性，影響了產品的生產及廣泛推廣；3)屏蔽能量範圍窄，在屏蔽能量範圍內，屏蔽效果沒有通過多種防輻射材料進行優化防護。
【發明內容】
[0006]本發明的目標在於提供一種無毒、不汙染環境、降低生產工藝複雜性、屏蔽能量範圍寬、防電離輻射效果好、重量輕的防電離輻射複合材料。
[0007]本發明的目標由一種無鉛防電離輻射複合材料實現，按重量百分比計，其包含30?95%的防輻射粉體材料及5?70%的成型材料；其中，相對於複合材料的總重量而言，粉體材料包含I?65%硫酸鋇粉、I?50%氧化鐵粉、5?90%鎢及其化合物、及I?25%鎘及其化合物。
[0008]優選地，相對於複合材料的總重量而言，防輻射粉體材料還包括I?20%的、另外的防輻射粉體材料，另外的防輻射粉體材料包含下述之一或多個的混合物:鉍及其化合物、鋯其化合物、硒其化合物、銻及其化合物、錫及其化合物、銦及其化合物、鈰及其化合物、釓及其化合物、銫其化合物、以及這些材料與其他金屬製成的合金材料。
[0009]優選地，成型材料包含下述之一或多個的混合物:橡膠、塑料、樹脂、玻璃、碳粉、石
英砂/粉、及玻璃纖維。
[0010]優選地，該複合材料還包含0.1?10% (重量)的輔助添加劑，用於確保產品的成型、增強防輻射效果及產品機械性能等。輔助添加劑包含下述之一或多種的混合物:交聯劑、分散劑、固化劑、促進劑、偶聯劑、及有機膨潤土。
[0011]進一步優選地，交聯劑、分散劑、固化劑、促進劑、和偶聯劑分別為硼交聯劑、硬脂酸鋇分散劑、甲乙酮固化劑、環烷酸鈷促進劑和KH570矽烷偶聯劑。
[0012]進一步優選地，該複合材料包含85?95%的防輻射粉體材料。
[0013]進一步優選地，防輻射粉體材料包含5?30%的硫酸鋇粉、I?15%的氧化鐵粉末、30?50%的鎢及其化合物、及I?10%的鎘及其化合物。
[0014]優選地,防福射粉體材料的粒度為I μ m?100 μ m。如果粒度太粗,會降低產品的防輻射效果；反之，則不利於防輻射材料在成型材料中的分散，增加工藝的複雜性，不利於
生產加工。
[0015]優選地，防輻射粉體材料的純度達到99%以上。
[0016]本發明的原理為根據不同的防護要求即根據實際能量屏蔽需求，通過調整各種防電離輻射的粉末材料的比例而組成合理的配比，均勻分散到成型材料中，利用不同材料對應不同能量級的電離輻射，通過光電效應及康普頓效應，吸收或轉化不同能量級的電離輻射，以此來達到屏蔽不同能量級的電離輻射的效果。
[0017]使用本發明的無鉛防電離輻射複合材料，能夠達到吸收屏蔽99%以上的電離輻射，確保電離輻射工作人員的身體不受射線傷害。而且本發明複合材料還具有下述優點:I)不含鉛，無毒無害，不會對人體造成傷害，不會對環境造成汙染；2)在同等防護效果下，質量比含鉛製品明顯要輕；3)所用材料常見，因此減少了工藝的複雜性，不需要另行生產原材料；4)屏蔽能量範圍寬，通過多種防輻射材料優化配方，所得的複合材料對低能(80Kev以下)和高能(80Kev以上)的福射起到優化的防護作用。
【具體實施方式】
[0018]根據不同的防護要求，可通過調整各種防電離輻射的粉末材料的比例及添加另外的防電離輻射材料粉末和/或添加劑，而使本發明複合材料可用於多種用途。下面給出本發明的部分優選實施例。
[0019]實施例一
[0020]防X射線福射橡膠,按重量百分比計,包含:4.5 μ m硫酸鋇粉24%, 6.5 μ m氧化鐵粉15%，4.5 μ m鎢粉40%, 4.5 μ m氧化鎘粉5%，丁腈橡膠8%，氯丁橡膠3%，4.5 μ m碳粉3%，硼交聯劑1%，及硬脂酸鋇分散劑1% (粉末材料純度均須> 99%)。
[0021]依據該配方，在混煉時將各粉末材料加入到橡膠中，使其均勻分散在橡膠裡，再通過硫化成型，即製得所需的橡膠樣品。所製造出來的橡膠樣品通過中國計量科學研究院檢測，其檢測結果的鉛當量在防X射線輻射方面超過同類產品的指標，完全可用來製造防X射線輻射器具。檢測結果如下:
[0022]
【權利要求】
1.一種無鉛防電離輻射複合材料，按重量百分比計，其包含30?95%的防輻射粉體材料及5?70%的成型材料；其中，相對於所述複合材料的總重量而言,所述粉體材料包含I?65%硫酸鋇粉、I?50%氧化鐵粉、5?90%鎢及其化合物、及I?25%鎘及其化合物。
2.根據權利要求1所述的複合材料，其中，相對於所述複合材料的總重量而言，所述防輻射粉體材料還包括I?20%的、另外的防輻射粉體材料，所述另外的防輻射粉體材料包含下述之一或多個的混合物:鉍及其化合物、鋯其化合物、硒其化合物、銻及其化合物、錫及其化合物、銦及其化合物、鈰及其化合物、釓及其化合物、銫其化合物、以及這些材料與其他金屬製成的合金材料。
3.根據權利要求1所述的複合材料,其中所述成型材料包含下述之一或多個的混合物:橡膠、塑料、樹脂、玻璃、碳粉、石英砂/粉、及玻璃纖維。
4.根據權利要求1所述的複合材料，所述複合材料還包含0.1?10% (重量)的輔助添加劑，所述輔助添加劑包含下述之一或多種的混合物:交聯劑、分散劑、固化劑、促進劑、偶聯劑、及有機膨潤土。
5.根據權利要求4所述的複合材料，其中所述交聯劑、分散劑、固化劑、促進劑、和偶聯劑分別為硼交聯劑、硬脂酸鋇分散劑、甲乙酮固化劑、環烷酸鈷促進劑、和KH570矽烷偶聯劑。
6.根據權利要求1所述的複合材料，其中所述複合材料包含85?95%的防輻射粉體材料。
7.根據權利要求1或6所述的複合材料，其中所述防輻射粉體材料包含5?30%的硫酸鋇粉、I?15%的氧化鐵粉末、30?50%的鎢及其化合物、及I?10%的鎘及其化合物。
8.根據權利要求1-6任一所述的複合材料，其中所述防輻射粉體材料的粒度為Iμ m?100 μ m0
9.根據權利要求8所述的複合材料，其中所述防輻射粉體材料的純度達到99%以上。
【文檔編號】C08K3/30GK103824605SQ201410062184
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】高潮, 胥強, 季平 申請人:貴州華尚高新技術有限公司