CN104929493A - 一种屏蔽防护门装置及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种屏蔽防护门装置，包括门框和门体，所述防护门门体由两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板制成，所述玻璃钢材料组成为80％-85％的玻璃钢纤维，5-15％的防中子纤维和3-10％的防X、γ射线纤维。本发明不仅自重较轻，启闭灵活，而且抗冲击波强，防核辐射效果好。采用玻璃纤维和防辐射纤维复合纤维，使玻璃钢本身具有防核辐射效果，而在两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板，可使防护门对核辐射的屏蔽率达到97％以上。

Description

一种屏蔽防护门装置及其制备

技术领域

本发明涉及一种屏蔽防护门。

背景技术

防护门设置在出入口最外侧，具有阻挡冲击波和隔绝毒剂两种功能。防护门应能阻挡冲击波，满足相应的抗力要求。选用时，不仅应满足洞口尺寸的需要，还应满足设计压力要求。公布号为CN102182387A的专利公开了一种复合钢结构防护门，具有门体轻质和高抗力等性能。钢结构门虽然价格较高，防早期核辐射性能也较差，但因其自重较轻，启闭灵活，故通常用于尺寸相对较大的车辆出入口。

密闭门设在防护门以内，用来隔绝毒剂。该门没有抗力要求，只需按洞口尺寸选用即可。CN2683807Y的专利公布了一种钢筋混泥土人防门，钢筋混凝土门具有价格便宜，防早期核辐射性能好等优势。但因其自重较大，故一般用于尺寸相对较小的人员出入口。

射线防护门，申请号：200680003272.0申请日：2006-01-18；发明涉及一种特别是在X射线检查设备中的射线防护门。铅帘形式的射线防护门有这样的缺点,即,其在待检查物品上擦过,它可能由此被损坏以及不再覆盖射线通道的整个开口。这些缺点通过这样的射线防护门得以避免,它由至少两块形成门(1)的、吸收辐射的薄板(2)构成,所述薄板可动地设置,其端侧为杠杆,各杠杆按照纽伦堡剪的方式连接。

玻璃钢板材，玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics，纤维增强复合塑料)，是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。近年来，玻璃钢板材以其质轻高强、抗老化、耐腐蚀、阻燃、遮阳、隔热、绝缘等诸多特性，得到了广泛的应用。

铅硼聚乙烯板是用聚乙烯作基体，将碳化硼粉和铅粉均匀地弥散在其中通过高速搅拌、捏合、塑化、层压而成的一种新型的复合屏蔽材料。聚乙烯是碳氢化合物，含氢量高，对快中子有良好的减弱能力，硼吸收热中子、铅对X、γ辐射的屏蔽特别有效，因此，铅硼聚乙烯板具有屏蔽快中子，热中子和X、γ辐射的综合屏蔽效果，铅硼聚乙烯板的推广应用有助于屏蔽结构的简化，能够减轻屏蔽体的重量，缩小屏蔽体的体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种屏蔽防护门及其制备方法。

本发明达到以上目的的技术方案如下：一种屏蔽防护门装置，包括门框和门体，所述防护门门体由两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板制成，所述玻璃钢材料组成为80％-85％的玻璃钢纤维，5-15％的防中子纤维和3-10％的防X、γ射线纤维。

进一步的，所述铅硼聚乙烯板厚度为10-30mm；

所述两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板的制备方法如下：

第一步制备增强纤维：将玻璃钢纤维丝作为经线，防中子纤维丝和防X、γ射线纤维丝作为纬线混纺成平面织物；

第二步制备树脂溶液：将不饱和聚酯树脂、阻燃剂、固化剂和溶剂按照质量比100:10-15:2-5：30-50均匀混合成树脂溶液；

第三步制备半固化片预浸料：将第一步中制得的增强纤维在第二步制得的树脂溶液中浸渍后采用三段式烘干制得半固化片预浸料；

所述三段式烘干，进口段温度90-110℃保持20-40分钟，烘干段120-150℃保持30-50分钟，出口段70-100℃保持20-30分钟。

第四步制备铅硼聚乙烯板复合织物板材：

(1)用玻璃钢纤维丝和聚乙烯纤维丝在专用并丝机上合并成复合纱；将复合纱在针织横机上织成平纹针织物；

(2)通过挤出机挤出制备铅硼聚乙烯板材，挤出温度在100-200℃之间；

(3)将第(1)步制得的针织物铺设在第(2)步中制得的铅硼聚乙烯板材上下表面，然后进入压辊，压辊压力为1-10MPa，压辊温度控制在100-300℃之间，形成铅硼聚乙烯两面复合织物板材并自然冷却；

第五步：将第二步制得的树脂溶液刮涂于第四步制得的铅硼聚乙烯复合织物板的两面的织物上，而后烘干得到铅硼聚乙烯复合织物板预浸料；

第六步：，将第三步制得的半固化片预浸料按照门体尺寸预裁剪后根据门体厚度多层迭合在第五步制得的铅硼聚乙烯复合织物板预浸料两侧，而后预热到80-100℃后保温得到原料板；

第七步：将第六步预热好的原料板装上粘合模具送入单层热压机，在2-4MPa压力下进行排气30-40min；而后在7-14MPa压力下升温至130-140℃进行预压45-50min；而后升温至160-170℃保温5-10min固化得到成型料；最后冷却到55-65℃时加压至15-20MPa，当温度降至45℃以下时卸压，将成型料退出热压机，冷却至室温后按照门体尺寸进行切割即可制得玻璃钢复合材料门体。

所述门体外侧设置有一圈凸起的橡胶圈与门框贴合密封；

所述门框制备方法包括四个步骤：树脂糊的制备和上糊操作，增强纤维的切割和沉降，增强纤维的浸渍及SMC收卷后熟化，最后模压成型；

所述树脂糊制备方法如下：

(1)按以下重量份数对各组分进行计量：不饱和聚酯树脂38-42份、引发剂0.8-1.2份、增稠剂1.5-2.5份、CaCO₃填料52-58份、内脱模剂1-1.5份；

(2)将不饱和聚酯树脂加到混合槽中进行搅拌，将引发剂分散于苯乙烯单体中并加入混合槽搅拌到溶解分散为止，搅拌时间5-20min；随后加入填料并充分混合直到均匀分散为止，搅拌时间20min，最后加入内脱模剂和增稠剂并搅拌20min；

所述门体可采用SMC片状模压成型工艺，也可采用层压成型工艺；采用SMC片状模压成型工艺与上述门框制备方法相同。

有益效果：本发明不仅自重较轻，启闭灵活，而且抗冲击波强，防核辐射效果好。采用玻璃纤维和防辐射纤维复合纤维，使玻璃钢本身具有防核辐射效果，而在两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板，可使防护门对核辐射的屏蔽率达到97％以上。聚乙烯作为一种非极性材料很难与其他材料复合，但是聚乙烯自身可以很好的熔融焊接，聚乙烯纤维丝和玻璃纤维丝合并成复合纱后织成的织物可熔融在铅硼聚乙烯板两面，在此织物基础上制作玻璃钢，可使玻璃钢和铅硼聚乙烯板两个界面很好的复合，复合层剪切强度大大高于使用胶粘剂粘合玻璃钢和铅硼聚乙烯板。采用层压工艺，可使玻璃钢和铅硼聚乙烯板内部无裂纹或气泡，力学性能达到使用要求。

具体实施方式

实施例1

一种屏蔽防护门，包括门框和门体，所述门框和门体由玻璃钢材料制成，所述玻璃钢材料包括85％的玻璃钢纤维，9％的防中子纤维和6％的防X、γ射线纤维；

所述门体外侧设置有一圈凸起的橡胶圈与门框贴合密封。

实施例2

本发明的目的是提供屏蔽防护门及其制备方法。

本发明达到以上目的的技术方案如下：一种屏蔽防护门装置，包括门框和门体，所述防护门门体所述门体由两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板制成，所述玻璃钢材料组成为80％的玻璃钢纤维，12％的防中子纤维和8％的防X、γ射线纤维。

进一步的，所述铅硼聚乙烯板厚度为20mm；

所述两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板的制备方法如下：

第一步制备增强纤维：将玻璃钢纤维丝作为经线，防中子纤维丝和防X、γ射线纤维丝作为纬线混纺成平面织物；

第二步制备树脂溶液：将不饱和聚酯树脂、阻燃剂、固化剂和溶剂按照质量比100:12:2：50均匀混合成树脂溶液；所述溶剂为甲苯、二甲苯或二者的混合；阻燃剂为常见产品，此处用氢氧化铝。固化剂为聚乙二醇。

第三步制备半固化片预浸料：将第一步中制得的增强纤维在第二步制得的树脂溶液中浸渍后采用三段式烘干制得半固化片预浸料；

所述三段式烘干，进口段温度100℃保持20分钟，烘干段150℃保持40分钟，出口段80℃保持25分钟。

第四步制备铅硼聚乙烯板复合织物板材：

(1)用玻璃钢纤维丝和聚乙烯纤维丝在专用并丝机上合并成复合纱；将复合纱在针织横机上织成平纹针织物；

(2)通过挤出机挤出铅硼聚乙烯板材，挤出温度在150℃；

(3)将第(1)步制得的针织物铺设在第(2)步中制得的铅硼聚乙烯板材上下表面，然后进入压辊，压辊压力为5MPa，压辊温度控制在200℃，形成铅硼聚乙烯两面复合织物板材并自然冷却；

第五步：将第二步制得的树脂溶液刮涂于第四步制得的铅硼聚乙烯复合织物板的两面的织物上，而后烘干得到铅硼聚乙烯复合织物板预浸料；

第六步：，将第三步制得的半固化片预浸料按照门体尺寸预裁剪后根据门体厚度多层迭合在第五步制得的铅硼聚乙烯复合织物板预浸料两侧，而后预热到100℃后保温得到原料板；

第七步：将第六步预热好的原料板装上粘合模具送入单层热压机，在3MPa压力下进行排气30min；而后在14MPa压力下升温至140℃进行预压45min；而后升温至170℃保温8min固化得到成型料；最后冷却到60℃时加压至20MPa，当温度降至45℃以下时卸压，将成型料退出热压机，冷却至室温后按照门体尺寸进行切割即可制得玻璃钢复合材料门体。

所述门体外侧设置有一圈凸起的橡胶圈与门框贴合密封；

防护门的门框和门体采用SMC片料模压成形工艺制备，所述门框制备方法包括四个步骤：树脂糊的制备和上糊操作，增强纤维的切割和沉降，增强纤维的浸渍及SMC收卷后熟化，最后模压成型；

所述树脂糊制备方法如下：

(1)按以下重量份数对各组分进行计量：不饱和聚酯树脂38份、引发剂1.2份、增稠剂2份、CaCO₃填料57份、内脱模剂1.5份；所述引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)，所述增稠剂为MgO，所述内脱模剂为硬脂酸；

(2)将不饱和聚酯树脂加到混合槽中进行搅拌，将液体引发剂分散于苯乙烯单体中并加入混合槽搅拌到溶解分散为止，搅拌时间15min；随后加入填料并充分混合直到均匀分散为止，搅拌时间20min，最后加入内脱模剂和增稠剂并搅拌20min；

所述门体可采用SMC片状模压成型工艺，也可采用层压成型工艺；采用SMC片状模压成型工艺与上述门框制备方法相同。

对比试验，将相同厚度的实施例1中门体和实施例2中门体与普通玻璃钢门体进行核辐透过率试验，具体试验数据如表1

表1

由上表可知，普通玻璃钢可以吸收大部分快中子和慢中子，但对X、γ射线和热中子几乎没有吸收功能，在制备玻璃钢的增强纤维中加入少量防中子纤维和防X、γ射线纤维可以吸收40-50％的X、γ射线和热中子，但是为了使玻璃钢的力学性能不受影响，防中子纤维和防X、γ射线纤维的加入的总量不能超过30％，导致对X、γ射线和热中子的吸收率受到限制；但在两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板后对核辐射中X、γ射线及各种中子的吸收率可高达到97％以上。

Claims (6)

1.一种屏蔽防护门装置，包括门框和门体，所述防护门门体由两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板制成，所述玻璃钢材料组成为80％-85％的玻璃钢纤维，5-15％的防中子纤维和3-10％的防X、γ射线纤维。

2.根据权利要求1所述一种屏蔽防护门装置，所述铅硼聚乙烯板厚度为10-30mm。

3.根据权利要求1所述一种屏蔽防护门装置，所述两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板的制备方法如下：第一步制备增强纤维：将玻璃钢纤维丝作为经线，防中子纤维丝和防X、γ射线纤维丝作为纬线混纺成平面织物；

第二步制备树脂溶液：将不饱和聚酯树脂、阻燃剂、固化剂和溶剂按照质量比100:10-15:2-5：30-50均匀混合成树脂溶液；

第三步制备半固化片预浸料：将第一步中制得的增强纤维在第二步制得的树脂溶液中浸渍后采用三段式烘干制得半固化片预浸料；

第四步制备铅硼聚乙烯板复合织物板材：

(1)用玻璃钢纤维丝和聚乙烯纤维丝在专用并丝机上合并成复合纱；将复合纱在针织横机上织成平纹针织物；

(2)通过挤出机挤出制备铅硼聚乙烯板材，挤出温度在100-200℃之间；

(3)将第(1)步制得的针织物铺设在第(2)步中制得的铅硼聚乙烯板材上下表面，然后进入压辊，压辊压力为1-10MPa，压辊温度控制在100-300℃之间，形成铅硼聚乙烯两面复合织物板材并自然冷却；

第五步：将第二步制得的树脂溶液刮涂于第四步制得的铅硼聚乙烯复合织物板的两面的织物上，而后烘干得到铅硼聚乙烯复合织物板预浸料；

第六步：，将第三步制得的半固化片预浸料按照门体尺寸预裁剪后根据门体厚度多层迭合在第五步制得的铅硼聚乙烯复合织物板预浸料两侧，而后预热到80-100℃后保温得到原料板；

第七步：将第六步预热好的原料板装上粘合模具送入单层热压机，在2-4MPa压力下进行排气30-40min；而后在7-14MPa压力下升温至130-140℃进行预压45-50min；而后升温至160-170℃保温5-10min固化得到成型料；最后冷却到55-65℃时加压至15-20MPa，当温度降至45℃以下时卸压，将成型料退出热压机，冷却至室温后按照门体尺寸进行切割即可制得玻璃钢复合材料门体。

4.根据权利要求1-3所述一种屏蔽防护门装置，所述三段式烘干，进口段温度90-110℃保持20-40分钟，烘干段120-150℃保持30-50分钟，出口段70-100℃保持20-30分钟。

5.根据权利要求1-4所述一种屏蔽防护门装置，一种防护门装置，包括门框和门体，所述防护门门体所述门体由两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板制成，所述玻璃钢材料组成为80％的玻璃钢纤维，12％的防中子纤维和8％的防X、γ射线纤维。

6.根据权利要求1所述一种屏蔽防护门装置，所述两层玻璃钢中间复合铅硼聚乙烯板的制备方法如下：

第一步制备增强纤维：将玻璃钢纤维丝作为经线，防中子纤维丝和防X、γ射线纤维丝作为纬线混纺成平面织物；

第二步制备树脂溶液：将不饱和聚酯树脂、阻燃剂、固化剂和溶剂按照质量比100:12:2：50均匀混合成树脂溶液；

第三步制备半固化片预浸料：将第一步中制得的增强纤维在第二步制得的树脂溶液中浸渍后采用三段式烘干制得半固化片预浸料；

所述三段式烘干，进口段温度100℃保持20分钟，烘干段150℃保持40分钟，出口段80℃保持25分钟；

第四步制备铅硼聚乙烯板复合织物板材：

(1)用玻璃钢纤维丝和聚乙烯纤维丝在专用并丝机上合并成复合纱；将复合纱在针织横机上织成平纹针织物；

(2)通过挤出机挤出铅硼聚乙烯板材，挤出温度在150℃；

(3)将第(1)步制得的针织物铺设在第(2)步中制得的铅硼聚乙烯板材上下表面，然后进入压辊，压辊压力为5MPa，压辊温度控制在200℃，形成铅硼聚乙烯两面复合织物板材并自然冷却；

第五步：将第二步制得的树脂溶液刮涂于第四步制得的铅硼聚乙烯复合织物板的两面的织物上，而后烘干得到铅硼聚乙烯复合织物板预浸料；

第六步：，将第三步制得的半固化片预浸料按照门体尺寸预裁剪后根据门体厚度多层迭合在第五步制得的铅硼聚乙烯复合织物板预浸料两侧，而后预热到100℃后保温得到原料板；

第七步：将第六步预热好的原料板装上粘合模具送入单层热压机，在3MPa压力下进行排气30min；而后在14MPa压力下升温至140℃进行预压45min；而后升温至170℃保温8min固化得到成型料；最后冷却到60℃时加压至20MPa，当温度降至45℃以下时卸压，将成型料退出热压机，冷却至室温后按照门体尺寸进行切割即可制得玻璃钢复合材料门体。