【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纺丝加工领域，更具体地涉及一种核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法及通过其制备的屏蔽纤维。
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，会发热、活化及性能降低，从而使用寿命降低提前报废。α、β粒子在空气中和固体中的射程很短，所以无需特殊的屏蔽，而x射线、γ射线和中子的穿透能力很强，所以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涂层成型获得的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。日本有研究显示采用将直径为40μm且长0.5-1mm的铅纤维与成纤聚合物混合后纺丝，制造出了具有屏蔽x和γ射线的防护功能的纤维，也有采用直径1μm以下的硫酸钡加到粘胶溶液中进行溶液纺丝而获得屏蔽射线的防护功能纤维。中国专利技术专利cn92114675.2采用将含有铅、铋
技术实现思路
1、本专利技术采用诸如聚乙烯醇(pva)、聚丙烯腈、粘胶纤维、氯纶等的纤维原材料为基体原料，添加含重金属和任选的稀土氧化物的屏蔽材料，通过湿法纺丝工艺、缩醛化获得核防护和医疗行业用射线屏蔽纤维，屏蔽材料添加量高达90％(重量比)以上，改进屏蔽材料添加装置、分散装置、输送装置和凝固浴牵伸装置等，结合本专利技术的特定工艺流程和工艺参数，解决了重金属屏蔽材料容易团聚、沉降、添加量低和纺丝成型性差的问题。通过本专利技术的制备方法，所获得的屏蔽纤维防护性能好，大大优于其他射线屏蔽纤维，同时还保持了良好的断裂强度性能。
2、本专利技术的目的是提供一种核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其主要提高含重金属的屏蔽材料在纤维中的分散均匀性和添加比例，提高含重金属纤维纺丝的顺利性。
3、根据本专利技术的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法包括：
4、(1)含高浓度屏蔽剂的纺丝原液的制备：将屏蔽剂经过球磨和超声处理后，加入表面活性剂通过匀质机处理后消除粉体团聚，然后通过加料装置加入到纤维原材料纺丝液中，再加入其他助剂，在容器中搅拌混合均匀，从而形成含高浓度屏蔽剂的纺丝原液，其中所述屏蔽剂为重金属或者重金属与稀土氧化物的配混物，经分散处理的屏蔽剂投入到纤维原材料纺丝液中的量为纺丝液质量的150～165％，优选158～162％。优选地，选用重金属或者重金属与稀土氧化物的配混物作为屏蔽剂，更进一步地根据金属原子数和k层吸收边优化重金属和稀土元素(尤其是镧系稀土元素)的比例，从而改善40-80kev的吸收，并增强中高能射线的防护性能；
5、(2)初生丝的制备：在靠近喷丝板的输送管道处设置三通阀，其中一路连接不含屏蔽剂的纤维原材料纺丝液管道，另一路连接含高浓度屏蔽剂的纺丝原液管道。首先，在纺丝生头阶段采用不含屏蔽剂的纤维原材料纺丝液(在下文也称为“纯纤维原材料纺丝液”)进行纺丝，以便顺利完成生头阶段纺丝操作，然后将三通阀切换到含高浓度屏蔽剂的纺丝原液容器以供应纺丝原液，即切换到含屏蔽剂的纤维的生产，获得含屏蔽剂的纤维的初生丝；
6、(3)初生丝的凝固成形：将初生丝在凝固浴槽中凝固成形，其中使从喷丝板产生的初生丝先经过一段垂直下降的运行轨迹，进入凝固浴液面以下，然后通过设置在凝固浴槽中的弧形托板使初生丝从垂直下降转变成水平状态，获得凝固的初生丝；
7、(4)核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的获得：将前面步骤中凝固的初生丝再经过牵伸、缩醛化、水洗、上油等工序，获得核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维。
8、所述步骤(1)中，纤维原材料选自聚乙烯醇(pva)、聚丙烯腈、粘胶纤维和氯纶中的一种或多种，优选为聚乙烯醇(pva)。
9、屏蔽剂中的重金属可以是选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或数种，优选选自钨、钽、铋中的一种或数种；稀土氧化物可以是选自氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铒、氧化镱、氧化镥中的一种或数种，优选选自氧化镧、氧化钆、氧化镥中的一种或数种。可以直接添加重金属或者重金属与稀土氧化物的配混物作为屏蔽剂，也可以预先使重金属或者重金属与稀土氧化物的配混物经过偶联剂处理。
10、重金属与稀土氧化物的配混物是通过超级蒙特卡罗核模拟软件supermc分析铅元素的特性和能量低于150kev射线的关系，寻找出不同辐射能量下对应的衰减曲线，通过重金属的原子序数和电子层密度以及稀土氧化物的特性进行验证，确定适合不同射线能量范围的屏蔽剂种类和组成。进一步地，通过专利技术人的深入研究和证实，优选的是，重金属以质量计为60％～95％，优选80％～95％，更优选90％±2％，并且稀土氧化物以质量计为5％～40％，优选5％～20％，更优选10％±2％，其中包含k层吸收边35～45kev的稀土元素的稀土氧化物占稀土氧化物总质量的60～80％，包含k层吸收边55～80kev的稀土元素的稀土氧化物占稀土氧化物总质量的20～40％，稀土元素的加入能够提高在40～80kev铅防护材料弱吸收区的防护性能。根据本专利技术，优选地使用重金属与稀土氧化物的配混物作为屏蔽剂，专利技术人已证实在本专利技术中优化的重金属和稀土氧化物的比例使得可以改善40～80kev的吸收，并增强中高能射线的防护性能。
11、优选地，重金属和稀土氧化物的粒径尺寸为100～600nm；需要对重金属和任选的稀土氧化物进行球磨和超声处理，并加入表面活性剂，经均质机处理，破坏原有的团聚状态。工艺流程：对屏蔽剂进行球磨和超声处理，然后将适当溶剂(例如水、乙醇、二甲基甲酰胺dmf、二甲基亚砜dmso)和相对于溶剂的用量约1％±0.2％(优选1％±0.1％(重量百分比))的表面活性剂(op-10、平平加等非离子型表面活性剂)添加至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，所述屏蔽剂中的重金属是选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或数种；稀土氧化物是选自氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铒、氧化镱、氧化镥中的一种或数种。
3.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，所述屏蔽剂为重金属与稀土氧化物的配混物，重金属以质量计占配混物总质量的60％～95％并且稀土氧化物以质量计占配混物总质量的5％～40％。
4.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，重金属和稀土氧化物的粒径尺寸为100～600nm。
5.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤1)中采用沙漏式施加装置以恒定的速度500g/min～1000g/min将屏蔽剂粉体匀速投入纤维原材料纺丝液。
6.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中
7.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤1)中，所述助剂为甘油、柠檬酸、硼酸、磷酸、丙三酸和丁烷四羧酸中的一种或数种。
8.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤3)的凝固浴中采用如下的初生丝丝道：使得初生丝先经过30～60cm的垂直下降的运行轨迹，然后通过弧长为50～80cm的弧形托板，使部分凝固的初生丝从垂直下降的轨迹转变成水平状态，在该水平状态运动后初生丝趋于凝固。
9.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤4)中：使初生丝经牵伸导辊进入第一硼酸或硼砂溶液浴槽中反应，然后经第一道热烘箱中牵伸后，再进入第二硼酸或硼砂溶液浴槽中反应，然后经第二道热烘箱中牵伸后，进入甲醛的醛化浴中反应，然后经第三道热烘箱中牵伸，随后进行水洗、烘干，经切断后获得含屏蔽剂的纤维。
10.一种核辐射防护或医用防X射线的屏蔽纤维，其通过权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，所述屏蔽剂中的重金属是选自锗、锆、铌、锡、钡、铪、钽、钨、铼、铋中的一种或数种；稀土氧化物是选自氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铒、氧化镱、氧化镥中的一种或数种。
3.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，所述屏蔽剂为重金属与稀土氧化物的配混物，重金属以质量计占配混物总质量的60％～95％并且稀土氧化物以质量计占配混物总质量的5％～40％。
4.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，重金属和稀土氧化物的粒径尺寸为100～600nm。
5.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤1)中采用沙漏式施加装置以恒定的速度500g/min～1000g/min将屏蔽剂粉体匀速投入纤维原材料纺丝液。
6.根据权利要求1所述的核辐射防护或医用防x射线的屏蔽纤维的制备方法，其中，在步骤1)中，含高浓度屏蔽剂的纺丝原液是用纤维原材料与水配制成纤维原材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，刘三民，
申请(专利权)人：上海全宇生物科技遂平有限公司，
类型：发明
国别省市：
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