一种辐射屏蔽改性天然胶乳及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及化学改性天然胶乳的制备方法，特别涉及一种辐射屏蔽改性天然胶乳及其制备方法与应用。所述方法包括：将浓缩天然橡胶胶乳用非离子表面活性剂稳定后，在搅拌下依次加入防辐射金属或其盐的水分散体、甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物和水，于65℃～75℃反应1.5h～2.5h；添加引发剂和活化剂，在非氧化气氛下发生乳液接枝共聚反应，反应条件为10℃～30℃温度下反应16h～30h。该方法不仅能显著提高金属元素在天然橡胶基体中的分散程度，而且能改善橡胶手套对伽马射线和X‑射线的屏蔽效果。

【技术实现步骤摘要】
一种辐射屏蔽改性天然胶乳及其制备方法与应用
本专利技术涉及化学改性天然胶乳的制备方法，特别涉及一种辐射屏蔽改性天然胶乳及其制备方法与应用。
技术介绍
辐射屏蔽橡胶手套是核工业、国防、科研、能源、现代医学等领域有效屏蔽伽马射线和X-射线，保障操作人员身体健康，不可或缺的个人防护产品，属于典型的军民两用橡胶制品。天然橡胶具有优异的弹性、力学性能、耐辐射降解性能(橡胶耐辐射降解顺序：聚氨酯>乙丙胶>丁苯胶>天然橡胶>顺丁胶>丁腈胶>氯丁胶>硅胶>氟橡胶>聚硫橡胶>丁基胶)，因此，天然胶乳一直是生产辐射屏蔽手套不可替代的关键材料。迄今为止，国内外一直采用传统工艺，即分别将氧化铅和硫酸钡以物理方式分散在天然胶乳中，通过离子浸渍技术生产伽马-射线和X-射线屏蔽手套。因氧化铅和硫酸钡等无机填料密度大、易沉降，与橡胶烃不相容，难以均匀分散在天然胶乳(及手套胶膜)中，不仅显著影响橡胶手套对伽马射线和X-射线的屏蔽效果，而且，铅、钡等金属离子很容易向手套表面迁移，最终进入地下水源，造成严重的水污染。因此，有必要提供一种制造辐射屏蔽橡胶手套的专用天然胶乳，提高橡胶手套对伽马射线和X-射线的屏蔽效果，抑制金属离子向手套表面的迁移。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于制备辐射屏蔽橡胶手套的化学改性天然胶乳，其对X-射线和伽马射线具有优异的阻隔效果，并具有优异的力学性能和弹性。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术涉及一种辐射屏蔽改性天然胶乳的制备方法，包括：将浓缩天然橡胶胶乳用非离子表面活性剂稳定后，在搅拌下依次加入防辐射金属或其盐的水分散体、甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物和水，于65℃～75℃反应1.5h～2.5h；添加引发剂和活化剂，在非氧化气氛下发生乳液接枝共聚反应，反应条件为10℃～30℃温度下反应16h～30h。本专利技术是采用天然胶乳为基材，确保橡胶手套具有优异的弹性、力学性能和耐辐射性能；通过不饱和脂肪酸盐与天然胶乳的乳液接枝共聚反应，使钡、铅、钆和钐等对X-射线和伽马射线具有优异屏蔽效果的金属元素与天然橡胶分子链有机结合在一起，改善金属元素在橡胶基体中的分散程度，避免金属元素向手套胶膜表面的迁移，消除手套中金属离子对地下水源的污染。为实现上述目的，本专利技术采用非离子表面活性剂使天然胶乳保持稳定，由金属或其盐的水分散体和混合脂肪酸在胶乳中通过原位反应生产不饱和脂肪酸盐。随后，利用氧化还原自由基引发体系中的不饱和脂肪酸盐与天然胶乳进行接枝共聚。根据本专利技术的一方面，本专利技术还涉及通过如上所述的制备方法制备得到的辐射屏蔽改性天然胶乳。根据本专利技术的一方面，本专利技术还涉及由如上所述的辐射屏蔽改性天然胶乳制备得到的辐射屏蔽用具。采用本专利技术制备的改性天然胶乳可采用常规硫化体系，如有效硫化体系、半有效硫化体系等制成预硫化胶乳，以酒精为凝固剂，按常规浸渍工艺生产橡胶手套。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)钡、铅以及稀土金属离子的甲基丙烯盐均为水溶性的，在天然胶乳中处于电离状态。这些高价态的金属离子很容易破坏天然橡胶的胶体稳定性，无法实现在胶乳体系中不饱和脂肪酸盐与天然橡胶分子链的接枝共聚。为此，本专利技术采用甲基丙烯酸与油酸、亚油酸、亚麻酸等长链不饱和脂肪酸按一定比例形成混合不饱和脂肪酸，与钡、铅、稀土金属离子反应，生成不溶于水的复合不饱和脂肪酸盐，从而能确保天然胶乳的胶体稳定性，并且接枝共聚反应结束后，依然保持稳定的乳状胶体。本专利技术通过钡、铅、稀土金属离子与混合不饱和脂肪酸在天然胶乳中的原位反应，生成复合不饱和脂肪酸盐，进一步通过乳液接枝共聚反应，使钡、铅、钐、钆等金属元素与天然橡胶分子链有机结合在一起，不仅能显著提高金属元素在天然橡胶基体中的分散程度，改善橡胶对伽马射线和X-射线的屏蔽效果，而且能有效抑制金属离子向橡胶表面的迁移，消除了金属离子对地下水资源的污染。(2)采用低温反应条件，降低不饱和脂肪酸盐单体的均聚反应速率，提高接枝效率。混合不饱和脂肪酸盐中的长链不饱和脂肪酸根的体积较大，位阻效应明显，妨碍甲基丙烯酸根与天然橡胶分子链的接枝共聚。为此，本专利技术采用较低的接枝共聚反应温度(10℃～30℃)，延长接枝共聚反应时间，保证了不饱和脂肪酸盐与天然橡胶分子链进行接枝共聚。同时，未来还可以进一步采用偶联剂N，N`-亚甲基双丙烯酰胺或三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯，以提高不饱和脂肪酸盐与天然橡胶分子链之间的结合。(3)采用本专利技术所述的化学改性天然胶乳所制备的硫化胶膜的拉伸强度可达26～29MPa，拉断伸长率可达800～900％，300％定伸应力可达3.0～5.0MPa，铅当量值大于0.30mmPb。5mol/L的氢氧化钾和5mol/L的硫酸溶液浸渍液中铅含量小于3.0ng/ml。具体实施方式本专利技术涉及一种辐射屏蔽改性天然胶乳的制备方法，包括：将浓缩天然橡胶胶乳用非离子表面活性剂稳定后，在搅拌下依次加入防辐射金属或其盐的水分散体、甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物和水，于65℃～75℃反应1.5h～2.5h；添加引发剂和活化剂，在非氧化气氛下发生乳液接枝共聚反应，反应条件为10℃～30℃温度下反应16h～30h。优选的，如上所述的制备方法，在加入所述水后，反应体系总固体含量为30wt％～35wt％。优选的，如上所述的制备方法，按干胶计，所述浓缩天然胶乳为100重量份；所述甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物为10～60重量份；更优选为20～50重量份，或30～40重量份。优选的，所述浓缩天然胶乳为来源于巴西三叶橡胶树的离心浓缩胶乳，总固体含量为50wt％～70wt％；更优选为60wt％。优选的，如上所述的制备方法，所述甲基丙烯酸与所述长链不饱和脂肪酸的重量比为(1～3):1；更优选为2:1。优选的，所述长链不饱和脂肪酸选自油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种。优选的，如上所述的制备方法，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚；优选的，所述聚氧乙烯脂肪醇醚的浓度为7wt％～13wt％，添加量为10～20重量份；更优选的，所述聚氧乙烯脂肪醇醚的浓度为10wt％，添加量为15重量份。优选的，如上所述的制备方法，所述防辐射金属包括铅、钡、金、银、铜、铁、钨、稀土；更优选的，所述防辐射金属的盐的水分散体为防辐射金属的碳酸盐；更优选的，所述碳酸盐的添加量为10～50重量份；更优选为20～40重量份；更优选为30重量份。优选的，如上所述的制备方法，所述引发剂为异丙苯过氧化氢或叔丁基过氧化氢，优选异丙苯过氧化氢。优选的，如上所述的制备方法，所述活化剂为四乙烯基五二胺或乙二胺，优选四乙烯基五二胺。根据本专利技术的一方面，本专利技术还涉及通过如上所述的制备方法制备得到的辐射屏蔽改性天然胶乳。根据本专利技术的一方面，本专利技术还涉及由如上所述的辐射屏蔽改性天然胶乳制备得到的辐射屏蔽用具；优选的，所述辐射屏蔽用具包括辐射防护服主体、辐射屏蔽头套、辐射屏蔽手套与辐射屏蔽脚套。下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐射屏蔽改性天然胶乳的制备方法，其特征在于，包括：将浓缩天然橡胶胶乳用非离子表面活性剂稳定后，在搅拌下依次加入防辐射金属或其盐的水分散体、甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物和水，于65℃～75℃反应1.5h～2.5h；添加引发剂和活化剂，在非氧化气氛下发生乳液接枝共聚反应，反应条件为10℃～30℃温度下反应16h～30h。

【技术特征摘要】
1.一种辐射屏蔽改性天然胶乳的制备方法，其特征在于，包括：将浓缩天然橡胶胶乳用非离子表面活性剂稳定后，在搅拌下依次加入防辐射金属或其盐的水分散体、甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物和水，于65℃～75℃反应1.5h～2.5h；添加引发剂和活化剂，在非氧化气氛下发生乳液接枝共聚反应，反应条件为10℃～30℃温度下反应16h～30h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在加入所述水后，反应体系总固体含量为30wt％～35wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按干胶计，所述浓缩天然胶乳为100重量份；所述甲基丙烯酸与长链不饱和脂肪酸的混合物为10～60重量份；优选的，所述浓缩天然胶乳为来源于巴西三叶橡胶树的离心浓缩胶乳，总固体含量为50wt％～70wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸与所述长链不饱和脂肪酸的重量比为(1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏超，余和平，王启方，曾宗强，彭政，梁志雄，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44