CN110828019A - 用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法，由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成，制备包括以下步骤：1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，该屏蔽材料能够有效阻挡γ射线，绿色环保，不会对人体造成伤害，且制备方法较为简单。

Description

用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法，具体涉及一种用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
随着我国核电站、放射医疗、工业探伤、资源勘测、辐照加工等领域的快速发展，放射性所带来的环境污染越来越多地受到人们的关注。为了保障人们的生命安全，辐射屏蔽问题是重中之重。因此，屏蔽材料开发具有重要的经济价值和重大的社会意义。其中，γ射线是放射性射线的主要类别之一，对于伽马射线屏蔽材料的需求与日俱增。
含铅类的γ射线屏蔽材料能够有效阻挡γ射线，但是重金属铅会对人体产生严重危害，环境友好性差。因此，研究先进的无铅柔性γ射线辐射防护材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法，该屏蔽材料能够有效阻挡γ射线，绿色环保，不会对人体造成伤害，且制备方法较为简单。
为达到上述目的，本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％-150％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.25-1.35g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料及其制备方法在具体操作时，将钨粉研磨后倒入硅胶A与硅胶B的混合物中，搅拌均匀，使钨粉均匀分散，钨粉被均匀裹附，克服传统硅胶不耐辐照的缺点，并极大提升了所制备材料的耐γ射线辐照性能；需要说明的是，本发明选用常用的硅胶作为基材，成本较低，且表面光滑，保持了硅胶原有的拉伸性能，在放射性医疗设备、核环境机器人及核设施检修中可以方便、快捷地形成有效的γ射线屏蔽；同时，该柔性材料中的钨粉粒子分散均匀，γ射线屏蔽性能优异，制备方法简单，绿色环保，兼具屏蔽γ射线辐照等多项优异性能，在γ射线辐射防护领域具有良好的实用价值。最后需要说明的是，本发明中钨粉在硅胶中均匀分布，硅胶与钨粉之间通过内部的范德瓦耳斯力粘合在一起，从而提高硅胶/钨粉材料整体的γ射线屏蔽性能；同时，硅胶分子内部的支链结构将钨粉均匀地裹覆起来，从而保证硅胶/钨粉复合材料的良好拉伸性能。
γ射线在硅胶/钨粉屏蔽材料中的衰减机制主要包括光电效应、康普顿效应与电子对效应，当发生光电效应时，入射光子被完全吸收而消失，能量全部转移给硅胶/钨粉屏蔽材料中的束缚电子，之后发射光电子、俄歇电子或特征X射线；当发生康普顿散射时，入射光子的一部分能量转移给硅胶/钨粉屏蔽材料中的反冲电子，同时光子的能量和运动方向都会发生变化，成为散射光子；当发生电子对效应时，入射光子完全消失，同时会在硅胶/钨粉屏蔽材料中产生一对正、负电子。对于原子序数较高的材料组分，光电效应和电子对效应占优，其中，光电效应在低能时占优，电子对效应在高能时占优；γ射线的能量居中且材料的原子序数较低时，康普顿效应占优。γ射线与物质发生三种效应都具有一定的概率，反应总截面为各个相互作用过程截面之和，因此，硅胶/钨粉屏蔽材料中的钨可以有效地使γ射线减弱并被吸收，而硅胶/钨粉屏蔽材料中的硅胶(主要含有Si,H,O等原子序数较低的元素)可以主要通过康普顿效应等降低并吸收γ射线的能量，总之，本发明所涉及的屏蔽材料可以有效屏蔽γ射线。
附图说明
图1为本发明的表面形貌图。
图2为γ射线与硅胶/钨粉复合屏蔽材料的作用机理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％-150％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.25-1.35g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例一
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的67％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.25g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例二
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.34g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例三
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的70％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.25g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例四
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的75％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.30g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例五
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.32g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
实施例六
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.35g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
对本实施例制备得到的硅胶基柔性屏蔽材料进行拉伸率测试，硅胶/钨粉复合材料的拉伸率为177.0％，硅胶/钨粉复合材料的γ射线屏蔽系数为0.64452，具体表面形貌如图1所示。
实施例七
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的150％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.27g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
对本实施例制备得到的硅胶基柔性屏蔽材料进行拉伸率测试，硅胶/钨粉复合材料的拉伸率为421.1％，硅胶/钨粉复合材料的γ射线屏蔽系数为0.85075。
实施例八
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的66.67％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.29g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
对本实施例制备得到的硅胶基柔性屏蔽材料进行拉伸率测试，硅胶/钨粉复合材料的拉伸率为399.0％，硅胶/钨粉复合材料的γ射线屏蔽系数为0.803。
实施例九
本发明所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％。
钨粉的纯度大于99.95％。
硅胶A与硅胶B的密度为1.31g/cm3。
本发明所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料的制备方法包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具中，然后置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
步骤3)中冷却时间为24h。
对本实施例制备得到的硅胶基柔性屏蔽材料进行拉伸率测试，硅胶/钨粉复合材料的拉伸率为177.0％，硅胶/钨粉复合材料的γ射线屏蔽系数为0.64452。

Claims (8)

1.一种用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，由硅胶A、硅胶B及钨粉制备而成。
2.根据权利要求2所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，硅胶A与硅胶B的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，硅胶A与硅胶B的总质量为钨粉质量的25％-150％。
4.根据权利要求1所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，钨粉的纯度大于99.95％。
5.根据权利要求1所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，硅胶A与硅胶B的密度为1.25-1.35g/cm3。
6.一种权利要求3所述用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取硅胶A、硅胶B及钨粉，再将硅胶A与硅胶B混合搅拌均匀，得混合物；
2)将钨粉进行研磨，再倒入步骤1)得到的混合物中，搅拌均匀，得硅胶与钨粉的混合物；
3)将硅胶与钨粉的混合物倒入模具内，将模具置于真空罐中，再进行抽真空，待气泡消失后进行冷却，得到用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料。
7.根据权利要求6所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，步骤2)中研磨前钨粉的目数为500目。
8.根据权利要求6所述的用于伽马射线屏蔽的硅胶基柔性屏蔽材料，其特征在于，步骤3)中冷却时间为24h。
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CN111312422A (zh) * 2020-02-27 2020-06-19 西安交通大学 具备伽马射线辐射屏蔽功能的硅胶基掺杂纳米氧化钛的柔性材料及其制备方法

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