一种无铅轻质γ射线防护材料及其制备方法技术

本申请中的无铅轻质γ射线防护材料无铅无毒，对人体健康无危害，环境友好，且轻质化便于防护服使用，对比铅橡胶减重约为20

【技术实现步骤摘要】
一种无铅轻质
γ
射线防护材料及其制备方法


[0001]本申请涉及属于防辐射领域，特别涉及到一种无铅轻质γ射线防护材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现代辐射防护不仅要满足苛刻现场条件，还需要有效减少人体接受的照射剂量，合理降低人体工作负荷。目前，既往伽马辐射防护应用实践中，射线防护服多采用铅、镉、铬、苯酚类、环氧树脂有机物等作为组成部分，有毒有害物质含量大，生物毒性、环境副作用强，人体负荷水平高。从技术发展的角度，迫切需要发展应用具有人体和环境友好特性、综合防护性能高和良好机械性能的无铅式柔性轻量化γ射线防护服。
[0003]传统具有γ射线辐射防护性能的个人防具，采用铅及其氧化物作为骨料，天然乳胶或橡胶、丁腈橡胶、PVC等材料作为填料，通过物理掺混方式，制备为含铅橡胶材料，进一步加工为含铅射线个人防护用品，如防护人体躯干、防护服和防护马甲等个人防具。虽仍在大量使用，但已不能满足现代辐射防护要求。传统具有辐射防护性能的个人防具主要缺点包括：(1)使用不便，传统辐射防护橡胶制品，质量密度约为4.7
‑
5.3g/cm3，人体躯干全重约为1.5
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2.5kg/副，防护服重约为8
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11kg/套。笨重的铅防护服、防护人体躯干等限制了人体的正常活动，额外增加了使用者肌肉和运动负荷，由于行动不便，更易导致放射性危害。(2)贴合度和柔韧性、弹性差，传统辐射防护人体躯干是由多块材料拼接、缝制而成，易造成防护缺陷，防护效果差。(3)有毒有害，传统辐射防护材料中采用了大量的铅、铬元素及其化合物。铅可长期沉积在人体骨骼和脑部器官中，取代磷酸钙中的钙而引起生物危害，生物毒性大、环境副作用强，性价比较低。铅合金还具有相对低熔点和莫氏硬度低的特点，机械加工性能不良，属于即将淘汰的辐射防护材料。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一提出了一种无铅轻质γ射线防护材料及其制备方法，结合人体工效学原理，轻薄，弹性好、使用方便，无铅成分且对环境友好，辐射防护效果优于传统含铅防护服，用于γ辐射的防护服。
[0005]本申请提出了一种无铅轻质γ射线防护材料，包括PE基底层以及包裹在所述PE基底层外部的浸润胶乳涂层；其中所述浸润胶乳包含质量份数为55
‑
85份的功能粒子和质量分数为15
‑
45份的胶乳；所述功能粒子为合金粒子有机化制备而成，所述合金粒子包含至少两种单质金属粒子。
[0006]在一些实施例中，，所述防护材料符合γ射线的朗伯比尔衰减定律，且所述防护材料中的所述单质金属在其K
‑
L壳层吸收限范围吸收特定能量区间的γ射线。
[0007]在一些实施例中，所述单质金属包括钨、镍、铁、钼、金和铜。
[0008]在一些实施例中，所述合金粒子为钨基合金粒子，其中钨金属粒子的摩尔占比为50％
‑
96％。
[0009]在一些实施例中，所述合金粒子包括摩尔占比分别为96％W
‑
2％Ni
‑
2％Cu、50％W
‑
50％Au或93％W
‑
2％Ni
‑
2％Fe
‑
3％Mo。
[0010]在一些实施例中，所述浸润胶乳的制备方法包括：
[0011]碾磨合金粒子至合金粒子的中位粒径为5μm的占比超过50％；
[0012]加入所述合金粒子重量10％的无水乙醇和5％的硅烷交联剂使所述合金粒子表面有机化；
[0013]将有机化的所述合金粒子、助剂与所述胶乳混匀即可。
[0014]在一些实施例中，所述浸润胶乳还包括助剂，其中所述助剂为硅烷偶联剂、稳定剂、氧化剂、除味剂、消泡剂或软化剂中的一种或多种。
[0015]根据本申请的另一个方面提出了一种无铅轻质γ射线防护材料的制备方法，制备上述任一实施例中所述防护材料包括以下步骤：
[0016]将模具清洗后浸渍橡胶乳液10
‑
30s后80
‑
120℃烘干，形成PE基底层；
[0017]在所述PE基底层外多次浸渍所述浸润胶乳形成所述浸润胶乳涂层，其中每次浸渍所述浸润胶乳的过程为将浸渍15
‑
60s后80
‑
120℃烘箱内烘烤5
‑
15min；
[0018]110
‑
150℃烘箱内硫化10
‑
60min后脱模抛洗即可。
[0019]在一些实施例中，所述模具清洗方法包括酸洗、碱洗、冷水淋洗、50
‑
70℃温水冲洗中的一种或多种。
[0020]根据本申请的又一个方面提出了一种无铅轻质γ射线防护衣的制备方法，利用上述任一实施例中所述防护材料包括以下步骤，
[0021]将模具清洗后浸渍橡胶乳液10
‑
30s后80
‑
120℃烘干，形成PE基底层，并在所述PE基底层外浸渍所述浸润胶乳15
‑
60s后80
‑
120℃烘箱内烘烤5
‑
15min，得到第一中间模型；
[0022]将所述第一中间模型浸渍所述浸润胶乳至少4次，得到第二中间模型；
[0023]在所述第二中间模型外浸渍所述橡胶乳液10
‑
30s后80
‑
120℃烘干后浸渍所述浸润胶乳得到第三中间模型；
[0024]将所述第三中间模型加工卷边后110
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150℃硫化10
‑
60min定型，并脱模抛洗；
[0025]将脱模后的所述第三中间模型再次套入所述模具，80
‑
120℃烘烤10
‑
100min后取出，放凉。
[0026]本申请中的无铅轻质γ射线防护材料无铅无毒，对人体健康无危害，环境友好，且轻质化便于防护服使用，对比铅橡胶减重约为20
‑
30％，符合人体工效学要求，人体负荷小。同时对于有效能量30
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50keV的γ射线防护可达99％以上衰减率，对于100
‑
200keV的γ射线屏蔽防护可达50％以上衰减率，铯源662keV的γ射线屏蔽防护可达20％以上衰减率，对γ射线防护优于其他人体防护材料。
附图说明
[0027]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1为本申请提供的一种无铅轻质γ射线防护衣的制备方法。
[0029]图2为实施例1中无铅轻质γ射线防护衣衰减百分比η的实验结果。
[0030]图3为实施例2提供的无铅轻质γ射线防护衣衰减百分比η的实验结果。
[0031]图4为实施例3提供的无铅轻质γ射线防护衣衰减百分比η的实验结果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无铅轻质γ射线防护材料，其特征在于，包括PE基底层以及包裹在所述PE基底层外部的浸润胶乳涂层；其中所述浸润胶乳包含质量份数为55
‑
85份的功能粒子和质量分数为15
‑
45份的胶乳；所述功能粒子为合金粒子有机化制备而成，所述合金粒子包含至少两种单质金属粒子。2.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述防护材料符合γ射线的朗伯比尔衰减定律，且所述防护材料中的所述单质金属在其K
‑
L壳层吸收限范围吸收特定能量区间的γ射线。3.根据权利要求1或2所述的防护材料，其特征在于，所述单质金属包括钨、镍、铁、钼、金和铜。4.根据权利要求3所述的防护材料，其特征在于，所述合金粒子为钨基合金粒子，其中钨金属粒子的摩尔占比为50％
‑
96％。5.根据权利要求4所述的防护材料，其特征在于，所述合金粒子包括摩尔占比分别为96％W
‑
2％Ni
‑
2％Cu、50％W
‑
50％Au或93％W
‑
2％Ni
‑
2％Fe
‑
3％Mo。6.根据权利要求1所述的防护材料，其特征在于，所述浸润胶乳的制备方法包括：碾磨合金粒子至合金粒子的中位粒径为5μm的占比超过50％；加入所述合金粒子重量10％的无水乙醇和5％的硅烷交联剂使所述合金粒子表面有机化；将有机化的所述合金粒子、助剂与所述胶乳混匀即可。7.根据权利要求1
‑
5任一所述的防护材料，其特征在于，所述浸润胶乳还包括助剂，其中所述助剂为硅烷偶联剂、稳定剂、氧化剂、除味剂、消泡剂或软化剂中的一种或多种。8.一种无铅轻质γ射线防护材料的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1
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7任...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲崇军，曹磊，王英，王遥，李璟涛，戚玮，李海成，宁莎莎，
申请(专利权)人：国家电投集团电站运营技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：