【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种透气性核防护屏蔽复合材料及其制备方法，属于核辐射防护领域。
技术介绍
1、在涉核行业(诸如核反应堆、医疗行业)或其他辐射源中通常因裂变、衰变或仪器直接激发而释放出带能量的α粒子、β粒子、x射线、γ射线和中子，统称为电离辐射或核辐射。电离辐射的射线波长短、频率高、质量高，当照射人体时会诱导发生病变，对操作人员造成伤害；当设备装置、材料等物质曝露在电离辐射条件下，会导致发热、活化及性能降低，使用寿命降低从而提前报废。由于α、β粒子在空气中和固体中的射程很短，因此无需特殊的屏蔽，而x射线、γ射线和中子的穿透能力很强，因此必须对其防护以减少对人体的伤害。
2、目前，医疗行业常用的射线防护材料为重金属铅，但是，重金属铅有毒性且在40-80kev有弱吸收，因此无铅射线防护材料的研究显得极为重要。镧系稀土元素的k层吸收边从镧的38.9kev到镥的63.3kev，能够弥补铅的“弱吸收边”。现有射线防护服大多采用重金属与橡胶共混成型、pvc挤压成型或pu涂层成型获得柔性片层材料制备而成，主要存在不透气、闷热、重量重等缺点。将重金属等射线屏蔽材料加入到纤维中，再由纤维制成无纺布进行射线防护，可以解决射线防护材料不透气的问题。
3、本专利技术通过对喂料装置、纤维梳理分散、铺网输送、粘结等部位进行改进，将含重金属纤维制成无纺布，解决了含重金属纤维由于比重大，铺设成网形成的絮片容易下坠造成絮片断裂无法成型的问题。无纺布屏蔽材料具有透气性好、屏蔽效果好的优点，正在渐渐取代笨重、不透气的铅防护材料。
4、
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有含重金属纤维或金属纤维由于密度大而无法通过正常混合、梳理、铺网、针刺等工序的无纺布加工工艺的问题，提供了一种含重金属纤维的核防护屏蔽复合材料及其制备方法。
2、为了上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种透气性核防护屏蔽复合材料，其由内到外依次为里层、中间防护层和外层，其中，中间防护层由90-95重量份的高原子序数重金属聚乙烯醇(pva)纤维、3-5重量份的高收缩纤维、0-3重量份的水溶性维纶和1-2重量份的热熔粘结纤维混合而成。
4、所述里层的主体材料选自棉纤维、纤维素纤维、醋酸纤维素纤维中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
5、所述高原子序数重金属聚乙烯醇纤维是由选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或几种重金属与聚乙烯醇进行原位混合缩醛化而形成的纤维，其中重金属颗粒的粒径≤5μm，重量百分比≥90％。
6、所述外层的主体材料选自聚酯、尼龙、芳纶、聚酰亚胺纤维中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
7、一种制备透气性核防护屏蔽复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
8、1)将棉纤维、纤维素纤维和热熔粘结纤维作为主要原料，经过开松、混合、梳理、铺网以形成里层，并在里层的表面喷洒热熔化学胶水；
9、2)将高原子序数重金属聚乙烯醇纤维、高收缩纤维和热熔粘结纤维经过开松、混合，并将梳理设备料斗位置上移，在刺辊控制下输入梳理机入口时利用重力稳定进入梳理机进行梳理加工，在步骤1)形成的里层上多次铺网、针刺和喷胶以形成中间防护层，并在中间防护层的表面喷洒热熔化学胶水；
10、3)将尼龙纤维、芳纶纤维和热熔粘结纤维经过开松、混合、梳理，在步骤2)形成的中间防护层上铺设成网以形成外层；
11、4)将里层、中间防护层和外层通过热粘合、干燥、卷绕、裁片、成品，从而形成透气性核防护屏蔽复合材料。
12、所述步骤2)中多次铺网、针刺和喷胶是交替进行的，铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，然后再铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，依次循环操作至所需厚度或质量为止。与常规的絮片制造设备和工艺不同，由于高原子序数重金属聚乙烯醇纤维密度大，铺设成网形成的絮片容易下坠造成絮片断裂，为此，采用预设高台铺设成网、针刺和喷胶，然后斜向下以一定角度输送进行后续热粘合、干燥和卷绕；也可以在铺设成网的传送装置底部加装不锈钢或者高强耐磨尼龙防坠幕帘，两边由齿轮驱动前行，一直到后面的热粘合、干燥工序，直至卷绕、裁片形成成品。
13、本专利技术还提供了另一种制备透气性核防护屏蔽复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
14、1)原料纤维的分散处理：在水溶液中将里层、中间防护层和外层的纤维分别搅拌混合，制成纤维悬浮浆；
15、2)铺设成网：首先将步骤1)制备的里层纤维悬浮浆，用泵输送到高浓度浆槽a0中，经多次冲浆加水稀释到上网浓度，流送到斜网流浆箱b0，再输送到成型网，负压脱水成型；然后将步骤1)制备的中间防护层纤维悬浮浆，用泵输送到高浓度浆槽a1中，经多次冲浆加水稀释到上网浓度，流送到斜网流浆箱b1，再输送到里层纤维成型网的表面，负压脱水成型；最后将步骤1)制备的外层纤维悬浮浆，用泵输送到高浓度浆槽a2中，经多次冲浆加水稀释到上网浓度，流送到斜网流浆箱b2，再输送到中间防护层纤维成型网的表面，负压脱水成型，形成三层结构的复合湿纤维网；
16、3)转移烘干：将步骤2)制得的复合湿纤维网转移到脱水毛毯上，经过压榨脱水后进入烘干甬道，控制传送速度为5～20m/min、烘干温度为100～150℃、气流流速为0.5～1m/s，然后经卷取机卷取成卷备用。
17、在所述原料纤维的分散处理过程中，在中间防护层的纤维混合搅拌罐的底部增加一定数量的气孔、罐体四周对称设置4个超声波振荡器，增加纤维混合的均匀性，防止含重金属纤维因质量重而沉降，里层和外层的纤维混合采用常规形式。
18、在所述铺设成网的过程中，里层纤维悬浮浆经稀释到合适浓度输送到成型网表面的较低位置，中间防护层纤维悬浮浆和外层纤维悬浮浆输送到成型网的较高位置，分别间隔0.5m和1m，到达时间分别滞后于里层纤维悬浮浆，从而保证里层纤维网随着成型斜网分别传送经过中间防护层纤维悬浮浆和外层纤维悬浮浆输送到成型网的位置后，中间防护层纤维和外层纤维相继沉浮在其表面。
19、在所述铺设成网的过程中，中间防护层纤维悬浮浆的输送管道、高浓度浆槽和斜网流浆箱都设置有一定数量的气孔和超声波震荡器，通过鼓泡和超声波震荡保证高原子序数重金属聚乙烯醇纤维在悬浮浆液中悬浮而不沉底；里层和外层纤维悬浮浆传送采用常规形式。
20、在所述转移烘干的过程中，复合湿纤维网通过底部的网状幕帘传送带传输，防止由于中间核防护层絮片密度大而下坠断裂，在传送的后半段底部设有一排排气孔，通过气体在复合材料的内部冲击作用，增加其蓬松性。
21、在所述转移烘干的过程中，烘干甬道的温度从低到高，随着温度升高，水溶性维纶在湿态下与相邻的纤维发生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透气性核防护屏蔽复合材料，其由内到外依次为里层、中间防护层和外层，其特征在于，所述中间防护层由90-95重量份的高原子序数重金属聚乙烯醇聚乙烯醇纤维、3-5重量份的高收缩纤维、0-3重量份的水溶性维纶和1-2重量份的热熔粘结纤维混合而成。
2.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述里层的主体材料选自棉纤维、纤维素纤维、醋酸纤维素纤维中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
3.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述高原子序数重金属聚乙烯醇纤维是由选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或几种重金属与聚乙烯醇进行原位混合缩醛化而形成的纤维，其中重金属颗粒的粒径≤5μm，重量百分比≥91％。
4.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述外层的主体材料选自聚酯、尼龙、芳纶、聚酰亚胺中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
5.一种制备根据权利要求1至4中任一项所述的透气性核防护屏蔽复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中多次铺网、针刺和喷胶是交替进行的，铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，然后再铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，依次循环操作至所需厚度或质量为止；其中采用预设高台铺设成网、针刺和喷胶，然后斜向下以一定角度输送进行后续热粘合、干燥和卷绕；或者在铺设成网的传送装置底部加装不锈钢或高强耐磨尼龙防坠幕帘，两边由齿轮驱动前行，一直到后面的热粘合、干燥工序，直至卷绕、裁片形成成品。
7.一种制备根据权利要求1至4中任一项所述的透气性核防护屏蔽复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，在中间防护层的纤维混合搅拌罐的底部增加气孔，罐体四周对称设置4个超声波振荡器，增加纤维混合的均匀性，防止含重金属纤维因质量重而沉降，里层和外层的纤维混合采用常规形式。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，里层纤维悬浮浆经稀释到合适浓度输送到成型网表面的较低位置，中间防护层纤维悬浮浆和外层纤维悬浮浆输送到成型网的较高位置，分别间隔0.5m和1m，到达时间分别滞后于里层纤维悬浮浆，从而保证里层纤维网随着成型斜网分别传送经过中间防护层纤维悬浮浆和外层纤维悬浮浆输送到成型网的位置后，中间防护层纤维和外层纤维相继沉浮在其表面；中间防护层纤维悬浮浆的输送管道、高浓度浆槽和斜网流浆箱都设置有气孔和超声波震荡器，通过鼓泡和超声波震荡保证高原子序数重金属聚乙烯醇纤维在悬浮浆液中悬浮而不沉底；里层和外层纤维悬浮浆传送采用常规形式。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，复合湿纤维网通过底部的网状幕帘传送带传输，防止由于中间防护层絮片密度大而下坠断裂，在传送的后半段底部设有一排排气孔，通过气体在复合材料的内部冲击作用，增加其蓬松性；烘干甬道的温度从低到高，随着温度升高水溶性维纶在湿态下与相邻的纤维发生粘结，后半段的温度达到高收缩纤维和热粘合纤维的收缩温度或表面熔融温度。
...【技术特征摘要】
1.一种透气性核防护屏蔽复合材料，其由内到外依次为里层、中间防护层和外层，其特征在于，所述中间防护层由90-95重量份的高原子序数重金属聚乙烯醇聚乙烯醇纤维、3-5重量份的高收缩纤维、0-3重量份的水溶性维纶和1-2重量份的热熔粘结纤维混合而成。
2.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述里层的主体材料选自棉纤维、纤维素纤维、醋酸纤维素纤维中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
3.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述高原子序数重金属聚乙烯醇纤维是由选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或几种重金属与聚乙烯醇进行原位混合缩醛化而形成的纤维，其中重金属颗粒的粒径≤5μm，重量百分比≥91％。
4.根据权利要求1所述的透气性核防护屏蔽复合材料，其特征在于，所述外层的主体材料选自聚酯、尼龙、芳纶、聚酰亚胺中的一种或几种，粘结纤维为水溶性维纶或热熔粘结纤维。
5.一种制备根据权利要求1至4中任一项所述的透气性核防护屏蔽复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中多次铺网、针刺和喷胶是交替进行的，铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，然后再铺设一层纤维网、进行针刺、表面喷胶，依次循环操作至所需厚度或质量为止；其中采用预设高台铺设成网、针刺和喷胶，然后斜向下以一定角度输送进行后续热粘合、干燥和卷绕；或者在铺设成网的传送装置底部加装不锈钢或高强耐磨尼龙防坠幕帘，两边由齿轮驱动前行...
【专利技术属性】
技术研发人员：巫瑛，刘三民，请求不公布姓名，周永洪，陈太球，陆锋，李飞，
申请(专利权)人：圣华盾防护科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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