CN109097865A - 一种防辐射新材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防辐射新材料的制备方法，将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:15‑25，在温度30‑40℃下超声处理20‑30min；将三氧化镧、富勒醇纳米粒和二氧化硅在球磨机中球磨5‑8min，形成混合粉末；将二季戊四醇、聚乙酸乙烯酯和丙烯酸乳液混合，以速率600‑800r/min搅拌10‑20min，并加入混合粉末，继续搅拌20‑40min，得混合液；将蚕丝纤维/乙醇溶液和混合液中按照体积比1:3‑5混合，升高温度至60‑80℃，以速率800‑1000r/min搅拌30‑50min；将配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。

Description

一种防辐射新材料的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料制备技术领域，具体涉及一种防辐射新材料的制备方法。
背景技术
随着城市经济发展和人口增长，电子、通信、计算机、汽车与电气设备等进入家庭，导致城市空间人为电磁能量逐年增长，广播电视台、无线通讯发射站、各类天线、电网、城市交通运输、个人无线通讯手段以及家用电器等，把人们带进一个充满电磁辐射的环境中。同时，电子设备的高频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。
众所周知，经常暴露在射线中的人会出现一些不良症状，如脱发、灼烧甚至会危害人体的健康，因此，研究开发防辐射的材料对于保护人体健康和安全具有重要的意义。防辐射材料是指能吸收或消散辐射能，对人体或仪器起到保护作用的材料，一般我们所使用的防辐射材料都含有铅，但是铅较重，也不透明，同时价格昂贵，工艺复杂。继大气污染、水污染和噪声污染之后，电磁辐射已成为我国第四污染源，恶化的电磁环境不仅对人们日常的通信、计算机、运输业和其它电子系统造成危害，而且会对人们的身体健康带来威胁。因此，研发一种不含铅、质轻且防辐射性能好的材料对于人体健康的防护具有重要的意义，同时具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中防辐射材料存在的上述不足，提供一种防辐射新材料的制备方法，以开发一种不含铅、质轻且防辐射性能好的新材料，对人体健康起到良好的防护作用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种防辐射新材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:15-25，在温度30-40℃下超声处理20-30min；
S2：将5-8份三氧化镧、7-10份富勒醇纳米粒和12-15份二氧化硅在球磨机中球磨5-8min，形成混合粉末；
S3：将10-20份二季戊四醇、6-15份聚乙酸乙烯酯和20-30份丙烯酸乳液混合，以速率600-800r/min搅拌10-20min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌20-40min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:3-5混合，升高温度至60-80℃，以速率800-1000r/min搅拌30-50min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
优选的，步骤S1中蚕丝纤维和乙酸溶液的固液比为1:20；在温度35℃下超声处理25min。
优选的，步骤S2中将6份三氧化镧、8份富勒醇纳米粒和13份二氧化硅在球磨机中球磨7min。
优选的，步骤S3中将15份二季戊四醇、9份聚乙酸乙烯酯和25份丙烯酸乳液混合，以速率700r/min搅拌15min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌35min。
优选的，步骤S4中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:4.3；升高温度至70℃，以速率900r/min搅拌40min。
优选的，步骤S5中静电纺丝使用的电压为18-23kV，挤出速度为0.1-0.3mL/h，收集距离为6-8cm，环境湿度8-15％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以3-5m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口3-5mm。
优选的，所述静电纺丝使用的电压为20kV，挤出速度为0.2mL/h，收集距离为7cm，环境湿度12％；氮气以4m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口4mm。
有益效果：
本发明所述一种防辐射新材料的制备方法，以蚕丝纤维为基体，三氧化镧、富勒醇纳米粒和二氧化硅为混合粉末，二季戊四醇、聚乙酸乙烯酯和丙烯酸乳液为混合液，在三者作用下采用静电纺丝的方法进行纺丝，得到防辐射新材料。本制备工艺中不适用含铅物质，且所得材料质轻，在所选物料和静电纺丝所选工艺的配合下，大幅度提高了本发明的防辐射性能，且制备工艺环保，对人体友好。
具体实施方式
以下结合下述实施方式进一步说明本发明，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:15，在温度30℃下超声处理20min；
S2：将5份三氧化镧、7份富勒醇纳米粒和12份二氧化硅在球磨机中球磨5min，形成混合粉末；
S3：将10份二季戊四醇、6份聚乙酸乙烯酯和20份丙烯酸乳液混合，以速率600r/min搅拌10min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌20min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:3混合，升高温度至60℃，以速率800r/min搅拌30min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；静电纺丝使用的电压为18kV，挤出速度为0.1mL/h，收集距离为6cm，环境湿度8％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以3m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口3mm；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
实施例2
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:25，在温度40℃下超声处理30min；
S2：将8份三氧化镧、10份富勒醇纳米粒和15份二氧化硅在球磨机中球磨8min，形成混合粉末；
S3：将20份二季戊四醇、15份聚乙酸乙烯酯和30份丙烯酸乳液混合，以速率800r/min搅拌20min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌40min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:5混合，升高温度至80℃，以速率1000r/min搅拌50min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；静电纺丝使用的电压为23kV，挤出速度为0.3mL/h，收集距离为8cm，环境湿度15％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以5m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口5mm；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
实施例3
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:18，在温度32℃下超声处理22min；
S2：将6份三氧化镧、8份富勒醇纳米粒和13份二氧化硅在球磨机中球磨6min，形成混合粉末；
S3：将13份二季戊四醇、9份聚乙酸乙烯酯和23份丙烯酸乳液混合，以速率650r/min搅拌13min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌25min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:4混合，升高温度至65℃，以速率850r/min搅拌35min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；静电纺丝使用的电压为20kV，挤出速度为0.1mL/h，收集距离为6cm，环境湿度10％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以3m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口4mm；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
实施例4
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:23，在温度36℃下超声处理27min；
S2：将8份三氧化镧、10份富勒醇纳米粒和15份二氧化硅在球磨机中球磨8min，形成混合粉末；
S3：将17份二季戊四醇、12份聚乙酸乙烯酯和28份丙烯酸乳液混合，以速率750r/min搅拌18min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌35min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:5混合，升高温度至75℃，以速率950r/min搅拌45min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；静电纺丝使用的电压为22kV，挤出速度为0.3mL/h，收集距离为8cm，环境湿度13％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以4m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口5mm；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
实施例5
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:20，在温度35℃下超声处理25min；
S2：将6份三氧化镧、8份富勒醇纳米粒和13份二氧化硅在球磨机中球磨7min，形成混合粉末；
S3：将15份二季戊四醇、9份聚乙酸乙烯酯和25份丙烯酸乳液混合，以速率700r/min搅拌15min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌35min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:4.3混合，升高温度至70℃，以速率900r/min搅拌40min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；静电纺丝使用的电压为20kV，挤出速度为0.2mL/h，收集距离为7cm，环境湿度12％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以4m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口4mm；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
上述各实施例性能结果如下：
试验 辐射距离（%） 透气性（mm/s） 溶胀率（%）
实施例1 97.8 312 15.8
实施例2 98.2 317 15.1
实施例3 98.6 321 14.2
实施例4 99.1 337 13.8
实施例5 99.5 350 12.7
通过上述表格可以看出，本发明所制备得到的新材料具备良好的防辐射、透气等性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将蚕丝纤维溶于15％的乙酸溶液中，两者固液比为1:15-25，在温度30-40℃下超声处理20-30min；
S2：将5-8份三氧化镧、7-10份富勒醇纳米粒和12-15份二氧化硅在球磨机中球磨5-8min，形成混合粉末；
S3：将10-20份二季戊四醇、6-15份聚乙酸乙烯酯和20-30份丙烯酸乳液混合，以速率600-800r/min搅拌10-20min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌20-40min，得混合液；
S4：将步骤S1中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:3-5混合，升高温度至60-80℃，以速率800-1000r/min搅拌30-50min；
S5：将步骤S4中配置的混合溶液采用静电纺丝的方法进行纺丝；随后经去离子水洗涤、干燥后即可得到所述防辐射新材料。
2.根据权利要求1所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中蚕丝纤维和乙酸溶液的固液比为1:20；在温度35℃下超声处理25min。
3.根据权利要求1所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中将6份三氧化镧、8份富勒醇纳米粒和13份二氧化硅在球磨机中球磨7min。
4.根据权利要求1所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中将15份二季戊四醇、9份聚乙酸乙烯酯和25份丙烯酸乳液混合，以速率700r/min搅拌15min，并加入步骤S2中所述混合粉末，继续搅拌35min。
5.根据权利要求1所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中蚕丝纤维/乙醇溶液和步骤S3中混合液中按照体积比1:4.3；升高温度至70℃，以速率900r/min搅拌40min。
6.根据权利要求1所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中静电纺丝使用的电压为18-23kV，挤出速度为0.1-0.3mL/h，收集距离为6-8cm，环境湿度8-15％；在挤出管路上逆向设置有氮气管路，氮气以3-5m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口3-5mm。
7.根据权利要求6所述的一种防辐射新材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝使用的电压为20kV，挤出速度为0.2mL/h，收集距离为7cm，环境湿度12％；氮气以4m/s的速度逆向吹入待挤出液体，氮气管路的接入点距离挤出口4mm。
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