CN106098127B - 具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核辐射防护材料的设计与制备领域，尤其涉及一种具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料及其制备方法，用于制作辐射防护服，辐射防护材料为三层结构，包括辐射警示层、辐射屏蔽层和温度调节层；防护材料采用逐层加工方式，首先成型温度调节层，将室温硫化硅胶与相变储能胶囊材料混合喷涂到脱模布上吹热空气固化，接着将室温硫化硅胶与屏蔽功能填料混合喷涂到温度调节层上吹热空气固化，最后室温硫化硅胶与荧光粉材料混合喷涂在辐射屏蔽层上吹热空气固化；该材料具有良好的柔韧性、γ/X射线屏蔽性能，同时还具有辐射警示与温度调节功能，是新型辐射防护服的优秀核心材料。
Description
技术领域：
本发明涉及一种具有辐射警示与温度调节的柔性辐射防护材料及其制备方法，属于核辐射防护领域、核辐射屏蔽材料制备技术领域。
背景技术：
随着核技术应用在辐射加工、医疗诊断及国防军事等方面发挥着越来越重要的作用，放射性从业人员的数目也随之上升。但核技术发展给人们带来应用的同时，各种射线也在某种程度上给人们带来危害，因此，降低从业人员在各类放射性活动中的职业照射水平，保证放射性从业人员的生命健康极为重要。
传统γ/X射线辐射防护服以铅橡胶为主要材料，重量大、柔性差、射线屏蔽能力弱且具有生物毒性，逐渐将被淘汰；由于铅橡胶防护服散热差、不透气，穿着舒适性差；如果防护服本身具备辐射警示作用，特定场所能有效提醒放射性从业人员存在辐射危险，提高安全防范效果。因此，如何解决传统防护材料的缺陷，提供一种具有辐射警示与温度调节的柔性无铅射线防护材料，已成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容：
针对上述现有辐射防护材料的不足，本发明的目的在于提供了一种具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料及其制备方法，其具有良好的柔韧性、γ/X射线屏蔽性能，同时还具有辐射警示与温度调节功能。
本发明采用如下技术方案：一种具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，用于制作辐射防护服，所述柔性辐射防护材料为三层结构，包括辐射警示层、辐射屏蔽层和温度调节层；所述辐射屏蔽层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末；所述的辐射警示层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加荧光粉材料；所述的温度调节层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加相变储能胶囊材料。
进一步地，所述辐射屏蔽层，按质量百分数计，包括室温硫化硅胶基体材料10％～25％，金属及氧化物粉末65％～85％，助剂5％～10％。
进一步地，所述金属及氧化物粉末为钨粉、氧化铋粉、钽粉其中的一种或多种。
进一步地，所述辐射警示层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料35％～60％，荧光粉材料30％～55％，助剂5％～10％。
进一步地，所述荧光粉材料为硫化锌掺银、硫化锌掺铜、硫化锌掺铝其中的一种或多种。
进一步地，所述温度调节层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料60％～85％，相变储能胶囊材料10％～20％，助剂5％～10％。
进一步地，所述相变储能胶囊材料为聚氨酯包覆石蜡颗粒材料、聚苯乙烯包覆石蜡颗粒材料中的一种或两种。
进一步地，所述温度调节层厚度为1～2mm，辐射屏蔽层厚度为0.5～2mm，辐射警示层厚度为0.2～0.5mm。
进一步地，所述金属及氧化物粉末粒径2～10um，相变储能胶囊材料粒径1～10um，荧光粉材料粒径20～50um。
本发明还采用如下技术方案：一种具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及相变储能胶囊材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂及吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂及荧光粉材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的辐射屏蔽层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
本发明具有如下有益效果：以室温硫化硅胶为基体材料采用逐层加工方式获得的柔性屏蔽材料，以室温硫化硅胶为基体，加工方便，材料成型后柔软易卷曲；由于相变储能胶囊材料中石蜡溶解吸收热量可以降低人体穿着防护服的体感温度，增加舒适度；采用无铅金属及氧化物作为吸收γ/X射线功能填料无生物毒性；利用荧光粉材料受射线激发而发光的特性，设计出辐射警示层，该材料在具有辐射的场合将给予工作人员辐射危险警示；此外，经过检测，该材料还具有较高的力学强度和一定的耐辐照性能。本发明介绍的材料与传统铅橡胶相比具有更好的柔软度，无生物毒性，且具备温度调节及辐射警示功能，是良好的γ/X射线辐射防护服核心材料。
附图说明：
图1为具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料结构示意图。
其中：
1-辐射警示层，2-辐射屏蔽层，3-温度调节层。
具体实施方式：
本发明具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，用于制作辐射防护服，其中具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料为三层结构，包括辐射警示层1、辐射屏蔽层2和温度调节层3。其中，辐射屏蔽层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末；辐射警示层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加荧光粉材料；温度调节层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加相变储能胶囊材料。
其中辐射屏蔽层，按质量百分数计，包括室温硫化硅胶基体材料10％～25％，金属及氧化物粉末65％～85％，助剂5％～10％。
其中辐射屏蔽层中金属及氧化物粉末为钨粉、氧化铋粉、钽粉其中的一种或多种。
其中辐射警示层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料35％～60％，荧光粉材料30％～55％，助剂5％～10％。
其中辐射警示层中荧光粉材料为硫化锌掺银、硫化锌掺铜、硫化锌掺铝其中的一种或多种。
其中温度调节层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料60％～85％，相变储能胶囊材料10％～20％，助剂5％～10％。
其中温度调节层中相变储能胶囊材料为聚氨酯包覆石蜡颗粒材料、聚苯乙烯包覆石蜡颗粒材料中的一种或两种。
进一步，本发明中温度调节层厚度为1～2mm，辐射屏蔽层厚度为0.5～2mm，辐射警示层厚度为0.2～0.5mm。
进一步，本发明中，金属及氧化物粉末粒径2～10um，相变储能胶囊材料粒径1～10um，荧光粉材料粒径20～50um。
本发明具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及相变储能胶囊材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂及吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂及荧光粉材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的辐射屏蔽层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
下面通过三个实施例来对本发明作进一步的描述：
实施例1：
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料配方为：温度调节层，室温硫化硅胶60g，聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料20g，助剂5g；辐射屏蔽层，室温硫化硅胶10g，钨粉25g，氧化铋粉60g，助剂5g；辐射警示层，室温硫化硅胶35g，硫化锌掺银荧光粉55g，助剂5g。其中聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料粒径为1um，钨粉粒径2um，氧化铋粉粒径2um，硫化锌掺银粉末粒径20um。
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法步骤如下：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹150℃热空气，经过1h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂、钨粉和氧化铋粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌5min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹150℃热空气，经过1h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂及硫化锌掺银荧光粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌5min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的屏蔽层上，吹150℃热空气，经过1h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
实施例2：
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料配方为：温度调节层，室温硫化硅胶70g，聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料15g，助剂7g；屏蔽层，室温硫化硅胶18g，钨粉10g，氧化铋粉60g，助剂7g；辐射警示层，室温硫化硅胶50g，硫化锌掺银荧光粉40g，助剂7g。其中聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料粒径为5um，钨粉粒径5um，氧化铋粉粒径6um，硫化锌掺银粉末粒径35um。
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法步骤如下：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及聚氨酯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌7min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹160℃热空气，经过0.7h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂、钨粉和氧化铋粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌7min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹160℃热空气，经过0.7h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂及硫化锌掺银荧光粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌7min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的屏蔽层上，吹160℃热空气，经过0.7h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
实施例3：
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料配方为：温度调节层，室温硫化硅胶85g，聚苯乙烯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料20g，助剂10g；屏蔽层，室温硫化硅胶25g，钨粉10g，钽粉5g，氧化铋粉45g，助剂10g；辐射警示层，室温硫化硅胶60g，硫化锌掺银荧光粉40g，硫化锌掺铜荧光粉15g，助剂10g。其中聚苯乙烯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料粒径为10um，钨粉粒径10um，钽粉粒径10um，氧化铋粉粒径10um，硫化锌掺银粉末粒径50um，硫化锌掺铜粉末粒径50um。
具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法步骤如下：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及聚苯乙烯包覆石蜡的相变储能胶囊颗粒材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹170℃热空气，经过0.5h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂、钨粉、钽粉和氧化铋粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹170℃热空气，经过0.5h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂、硫化锌掺银荧光粉及硫化锌掺铜荧光粉加入真空脱泡搅拌机中搅拌10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的屏蔽层上，吹170℃热空气，经过0.5h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
以上仅为本发明的三种实施方式，并非是对本发明范围的限制，在具体的操作过程中，γ射线吸收功能填料粉末可选择钽粉、钨粉、氧化铋粉中的一种或几种，相变储能胶囊材料可选择聚氨酯包覆石蜡材料、聚苯乙烯包覆石蜡材料其中的一种或多种，荧光粉材料为硫化锌掺银、硫化锌掺铜、硫化锌掺铝其中的一种或多种，这些改变，皆可实现本发明之目的。
Claims (10)
1.一种具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，用于制作辐射防护服，其特征在于：所述柔性辐射防护材料为三层结构，包括辐射警示层(1)、辐射屏蔽层(2)和温度调节层(3)；所述辐射屏蔽层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末；所述的辐射警示层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加荧光粉材料；所述的温度调节层采用室温硫化硅胶为基体材料，添加相变储能胶囊材料。
2.如权利要求1所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述辐射屏蔽层，按质量百分数计，包括室温硫化硅胶基体材料10％～25％，金属及氧化物粉末65％～85％，助剂5％～10％。
3.如权利要求2所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述金属及氧化物粉末为钨粉、氧化铋粉、钽粉其中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述辐射警示层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料35％～60％，荧光粉材料30％～55％，助剂5％～10％。
5.如权利要求4所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述荧光粉材料为硫化锌掺银、硫化锌掺铜、硫化锌掺铝其中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述温度调节层，按质量百分比计，包括室温硫化硅胶基体材料60％～85％，相变储能胶囊材料10％～20％，助剂5％～10％。
7.如权利要求6所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述相变储能胶囊材料为聚氨酯包覆石蜡颗粒材料、聚苯乙烯包覆石蜡颗粒材料中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述温度调节层厚度为1～2mm，辐射屏蔽层厚度为0.5～2mm，辐射警示层厚度为0.2～0.5mm。
9.如权利要求1所述的具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料，其特征在于：所述金属及氧化物粉末粒径2～10um，相变储能胶囊材料粒径1～10um，荧光粉材料粒径20～50um。
10.如权利要求1-9任意一项所述具有辐射警示与温度调节功能的柔性辐射防护材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)将室温硫化硅胶液、助剂及相变储能胶囊材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到脱模布上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得温度调节层；
(2)将室温硫化硅胶液、助剂及吸收γ/X射线的金属及氧化物粉末材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的温度调节层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射屏蔽层；
(3)将室温硫化硅胶液、助剂及荧光粉材料加入真空脱泡搅拌机中搅拌5-10min，然后利用硅胶喷涂机将搅拌后的硅胶混合物均匀的喷涂到已成型的辐射屏蔽层上，吹150～170℃热空气，经过0.5～1h后固化成型获得辐射警示层；
(4)材料固化成型后整体从脱模布上取出即得。
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