CN104532381A - 一种防x射线稀土/聚丙烯复合纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种防X射线稀土/聚丙烯复合纤维的制备方法属于医用纤维的制备领域。其特征在于步骤：先将稀土元素氧化物颗粒与聚丙烯颗粒在共混机内充分共混，共混温度170℃-200℃，共混时间8-12分钟，后经造粒机得到稀土/聚丙烯颗粒；将稀土/聚丙烯颗粒加入双螺杆挤出机进行熔融纺丝，得到初生纤维；所采用纺丝温度为170℃-200℃，喷丝孔直径为0.1mm-0.3mm,螺杆转速30r/min-50r/min,卷绕速率5-8m/min；将初生纤维剪成长度为3-5公分短纤维，逐层铺匀，借助压膜机在压力2MPa-5MPa,温度90℃-110℃下压制8-15分钟，制成厚度为4-8mm的非织造布。在X射线管电压120KV，2.50mm厚度铝片过滤条件下，制得的非织造布铅当量可达0.17mmPb-0.40mmPb。增加非织造布的厚度可提高非织造布的铅当量。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用防X射线稀土/聚丙烯复合纤维的制备方法。
背景技术
X射线属于一种波长较短的电磁波，有一定的穿透能力，在医学上应用广泛。
X射线辐射属于电离辐射的一种，相比于非电离辐射，电离辐射对人体的损伤较大。当一定能量的X射线照射人体后，能促使一些生物大分子分解电离，破坏细胞正常结构，致使细胞死亡，损坏人体正常组织。人体不同的部位对X射线的敏感度也不同，其中性腺，消化腺等器官对X射线的敏感程度相对较高。
X射线防护材料对电离辐射的屏蔽作用是通过材料所含吸收物质对射线吸收完成的。传统的高分子射线屏蔽材料，其所含射线吸收物质为铅，它的原子序数为82，具有良好的能量吸收特性，因此铅是一种用以屏蔽高能电离辐射的理想材料。诸多文献的研究结果表明，传统铅屏蔽材料对能量高于88keV以及介于13-40keV之间的射线有良好的粒子吸收能力，但对能量介于40-88keV之间的射线却存在一个粒子吸收能力十分薄弱的区域。而通常由130KVp以下管电压产生的医用X射线绝大多数粒子，其能量低于88keV，X射线的能谱峰正处于40-88keV的能量区域，因此将铅作为吸收医用X射线的吸收物质其缺陷是显而易见的。
为了弥补铅对医用X射线吸收的不足，采用某些原子序数低于Pb，且其K层吸收边位于40-88keV之间的元素取代Pb，制成复合材料，是符合屏蔽机理的本质做法。国外研究者先后尝试使用了Cu、Sn、Sb、I、Ba等元素，但发现均不能很好地起到弥补Pb弱吸收区的作用。因此，目前各国所使用的屏蔽材料中仍以铅为主。
由于稀土元素的特殊电子层结构，使得其K层吸收边性质非常独特。从La的38.9keV到Lu的63.3keV，均处于弥补Pb弱吸收区的理想位置。稀土离子能吸收X射线、γ射线、热中子和紫外线等有害射线，因此将稀土高分子复合材料用作防护性材料，从材料方面讲比玻璃、金属等防护材料优越，从防护效果看它正好可以弥补传统铅防护材料对射线吸收的不足。稀土作为新型的射线屏蔽物质在2000年后引起了不小的关注，各种研究方法和含稀土材料被相继报道。
2006年，安骏采用离子交换树脂，制得纳米稀土树脂基复合材料。但当前实际使用中的无铅医用X射线屏蔽材料，主要采用橡胶共混高填充的防辐射功能填料实现。刘力等将稀土与各种橡胶基体复合，制备出多种X、γ或中子辐射防护材料，在非标异形结构的辐射屏蔽或辐射防护服领域得到应用。2003年东京都立产业技术研究所成功研制了高密度无铅橡胶屏蔽材料。橡胶基的复合屏蔽材料由于采用硫化成型工艺，加工工艺复杂。实际使用中，防护服所用屏蔽材料要求薄且尺寸稳定性高，所以对硫化成型设备加工精度要求高。同时硫化胶无法实现回收利用和再加工，遗弃后对环境造成污染。橡胶材料本身透气性差，影响穿着舒适感。因此，寻找可以克服以上缺点的新替代材料，如稀土/纤维材料，是防护材料领域的重要研究方向之一。
聚丙烯纤维于1960年由意大利蒙特卡蒂尼公司首先实现工业化生产，80年代中期，聚丙烯纤维世界年产量已超过1Mt，有40多个国家生产。生产聚丙烯纤维的原料还只限于等规聚丙烯，其等规度为97％～98％,不能低于96％,平均分子量为180000～300000,结晶度在65％以上,热分解温度为350～380℃，熔点为158～176℃。聚丙烯纤维的吸湿性和密度是常规合成纤维中最小的，其回潮率为0.03％，密度为0.90-0.92g/cm3。聚丙烯纤维具有高强度、高韧度、良好的耐化学性以及价格低廉等特点，在装饰织物领域有广泛的用途。在防X射线纤维研究方面，采用稀土/聚丙烯复合材料制备防辐射纤维是目前材料科学领域发展的一个新方向，前景非常广阔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防X射线稀土/聚丙烯复合纤维的制造方法，以解决传统防X射线材料防护性能缺陷。
本防X射线稀土/聚丙烯复合纤维制造方法如下：
1)先将一种粒径小于10微米稀土元素氧化物颗粒与聚丙烯颗粒在共混机内充分共混，其中聚丙烯和稀土元素氧化物的质量比为：100:(100-150)；共混温度170℃-200℃，共混时间8-12分钟，后经造粒机得到稀土/聚丙烯颗粒。
2)将稀土/聚丙烯混合物颗粒加入双螺杆挤出机进行熔融纺丝，得到初生纤维。所采用纺丝温度为170℃-200℃，喷丝孔直径为0.1mm-0.3mm,螺杆转速30r/min-50r/min,卷绕速率5-8m/min。
将得到的初生纤维剪成长度为3-5公分短纤维，将短纤维按横铺一层竖铺一层的方法逐层铺匀，借助压膜机在压力2MPa-5MPa,温度90℃-110℃下压制8-15分钟，制成厚度为4-8mm的非织造布。
经中国疾控中心防X射线材料检测中心测定，在X射线管电压120KV，2.50mm厚度铝片过滤条件下，由稀土/聚丙烯复合纤维制得的非织造布铅当量可达0.17mmPb-0.40mmPb。增加非织造布的厚度可提高非织造布的铅当量。
本发明的优点一是制造工艺简单，使用设备都为常规设备，技术成熟，操作简便，便于工业化推广；二是制得的防X射线纤维无毒，断裂伸长率为0.5％以内，由这种防辐射纤维压制得到的非织造布密度为0.81-1.12g/cm3。
具体实施方式
下面结合实例继续叙述本发明。
实施例1
1)将一种粒径小于10微米稀土元素氧化物三氧化二镧与聚丙烯简单掺混，聚丙烯添加量100份，三氧化二镧添加量100份，所述的量在全文中无特别说明的均为质量。在共混机内充分共混，共混温度180℃，共混时间10分钟。得到三氧化二镧与聚丙烯块状混合物。
2)将三氧化二镧与聚丙烯块状混合物放入造粒机中造粒，然后将三氧化二镧聚丙烯混合物颗粒加入双螺杆挤出机，所采用纺丝温度为200℃，喷丝孔直径为0.1mm,螺杆转速30r/min,卷绕速率6m/min。经纺丝、卷绕后得到防X射线纤维。
3)将得到的防X射线初生纤维剪成长度约为5公分短纤维，将短纤维按横铺一层竖铺一层的方法逐层铺匀，借助压膜机在压力4MPa,温度100℃下压制10分钟，制成厚度为4mm的非织造布。经中国疾控中心防X射线材料检测中心测定，在制得的非织造布厚度为4mm，X射线管电压120KV，2.50mm厚度铝片过滤条件下，非织造布铅当量为0.17mmPb，铅当量厚度比为0.043mmPb/mm。
实施例2
1)将一种粒径小于10微米稀土元素氧化物三氧化二镧与聚丙烯简单掺混，聚丙烯添加量100份，三氧化二镧添加量125份。在共混机内充分共混，得到三氧化二镧与聚丙烯块状混合物。
2)将三氧化二镧与聚丙烯块状混合物放入造粒机中造粒，将三氧化二镧与聚丙烯混合物颗粒加入双螺杆挤出机，所采用纺丝温度为200℃，喷丝孔直径为0.1mm,螺杆转速30r/min,卷绕速率5m/min，经纺丝、卷绕后得到防X射线纤维。
3)将得到的防X射线初生纤维剪成长度约为5公分短纤维，将短纤维按横铺一层竖铺一层的方法逐层铺匀，借助压膜机在压力4MPa,温度100℃下压制10分钟，制成厚度为5mm的非织造布。经防X射线材料检测中心测定，在制得的非织造布厚度为5mm，X射线管电压120KV，2.50mm厚度铝片过滤条件下，非织造布铅当量为0.25mmPb，铅当量厚度比为0.050mmPb/mm。
实施例3
1)将一种粒径小于10微米稀土元素氧化物三氧化二镧与聚丙烯简单掺混，聚丙烯添加份数100份，三氧化镧添加份数150份。在共混机内充分共混，得到三氧化二镧与聚丙烯块状混合物。
2)将三氧化二与聚丙烯块状混合物放入造粒机中造粒，将三氧化二镧聚丙烯混合物颗粒加入双螺杆挤出机，所采用纺丝温度为200℃，喷丝孔直径为0.1mm,螺杆转速30r/min,卷绕速率5m/min。经纺丝、卷绕后得到防X射线纤维。
3)将得到的防X射线初生纤维剪成长度约为5公分短纤维，将短纤维按横铺一层竖铺一层的方法逐层铺匀，借助压膜机在压力4MPa,温度100℃下压制10分钟，制成厚度为8mm的非织造布。非织造布铅当量为0.40mmPb，铅当量厚度比为0.055mmPb/mm。
Claims (1)
1.一种防X射线稀土/聚丙烯复合纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
先将一种粒径小于10微米稀土元素氧化物颗粒与聚丙烯颗粒在共混机内充分共混，其中聚丙烯和稀土元素氧化物的质量比为：100:(100-150)；共混温度170℃-200℃，共混时间8-12分钟，后经造粒机得到稀土/聚丙烯颗粒；
将稀土/聚丙烯颗粒加入双螺杆挤出机进行熔融纺丝，得到初生纤维；所采用纺丝温度为170℃-200℃，喷丝孔直径为0.1mm-0.3mm,螺杆转速30r/min-50r/min,卷绕速率5-8m/min；
将得到的初生纤维剪成长度为3-5公分短纤维，将短纤维按横铺一层竖铺一层的方法逐层铺匀，借助压膜机在压力2MPa-5MPa,温度90℃-110℃下压制8-15分钟，制成厚度为4-8mm的非织造布。
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