CN110983779A - 用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核辐射防护技术领域，公开了一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，将高分子基体、中子防护功能粒子及助剂混合形成共混物；将伽马射线防护功能纤维退火处理、涂覆中子防护高分子复合材料；升温烘焙、固化、排废等步骤形成用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。本发明将中子防护复合材料与伽马射线防护纤维相结合形成具有用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维，可以加工成辐射防护制品，能应用于涉核操作、核应急等领域，具有潜在的应用价值和经济效应。

Description

用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法
技术领域
本发明属于属于核辐射防护技术领域，尤其涉及一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法。
背景技术
人体受一定剂量核辐射如中子及γ射线辐射后可能出现头晕、头疼、食欲不振等症状，甚至肠胃和性腺等器官严重损伤。其次，强辐照可能破坏人体DNA，引发细胞癌变，并具有遗传效应。为了使涉核人员免受过量辐照，必须采取有效防护措施，以便在核设施设备正常运行、异常事件及事故期间将辐射危害降至最低。随着核科学技术快速发展及应用，涉核设备检修、核应急等活动更为频繁，对高性能辐射防护材料有更加迫切的需求。
针对涉核环境的个人防护，通常将含有两种或多种功能元素包括慢化、吸收中子的轻元素(如H、10B等)和衰减二次γ射线的重元素(如Pb、W、Ta、Bi等)的物质与高分子(如橡胶)共混，制备出高分子复合材料，并加工成可穿戴辐射防护制品。目前市场上的可穿戴辐射防护制品普遍存在辐射防护效果不理想、射线防护功能单一、穿戴舒适性较差(如笨重、透气透湿性差)等问题。
现有技术存在的问题是：
(1)含轻、重元素的功能粒子很难在基体中均匀分布，造成制品不同部位辐射防护性能存在差异。
(2)难以控制多种功能粒子与高分子基体的界面相容性，造成制品强度与韧性不佳，同时也会降低功能粒子填充量，不利于提升制品的辐射防护性能。
(3)辐射防护制品主要由橡胶制品制造，难以提升其透气透湿性。
解决上述技术问题的难度和意义：
如何确保辐射防护材料存在大量中子和伽马射线防护功能结构、具有优异力学性能和保持透气透湿是现有技术的难点。
解决此技术难点意义：
在于研制既高效防中子又能高效防护γ射线的新型辐射防护材料并具有优异力学性能将有助于降低辐射防护制品重量，同时改善制品的透气透湿性，将提升涉核操作过程中辐射防护制品的穿戴舒适性，具有重要的应用价值和社会效益。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法。
本发明是这样实现的，一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法包括：
步骤1，将高分子基体、中子防护功能粒子及助剂混合形成共混物；
步骤2，将伽马射线防护功能纤维退火处理、涂覆中子防护高分子复合材料；
步骤3，升温烘焙、固化、排废等步骤形成用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
进一步，所述步骤1中的高分子基体为硅橡胶、聚氨酯、天然橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺中的任意一种。
进一步，所述步骤1中的中子防护功能粒子为硼粉、氮化硼、碳化硼、硼酸铅、硼酸铋中的任意一种，填充质量分数为20％～90％。
进一步，所述步骤1中的助剂为1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,10-癸二硫醇、2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、聚碳化二亚胺中的任意一种或两种。
进一步，所述步骤2中的伽马射线防护纤维为铅、铁、钨、铋、钽等金属纤维中任意一种，直径为5～30微米，退火温度为300～500℃。
进一步，所述步骤3中的升温温度为60～280℃，制备的皮芯结构纤维直径为10～60微米。
本发明另一目的在于提供一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维制备方法制得的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
发明另一目的在于提供一种所述用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法在制得防护服装上的应用。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明是一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，与现有技术相比，本发明提供用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，能够通过调控皮芯结构比例，使其具备不同的中子和伽马射线防护性能，以满足不同辐射场个人防护的需要；其次，采用高分子复合材料包覆金属纤维的方式能够确保形成的皮芯结构纤维具有优异的力学强度与韧性；最后，此皮芯结构纤维进一步加工成辐射防护面料具备优异的透气透湿性，确保辐射防护制品的穿戴舒适性。
本发明制备的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维进加工成厚度为2mm辐射防护面料对热中子(0.025eV)的防护效率大于90％、对能量小于150keV伽马射线的防护效率大于70％、透气率大于60mm/s、透湿量大于3000g/(m2·d)，本制备方法操作简便、工艺稳定、成本低廉，具有很好的应用价值和社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维实物图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，含轻、重元素的功能粒子很难在基体中均匀分布，造成制品不同部位辐射防护性能存在差异。
现有技术中，难以控制多种功能粒子与高分子基体的界面相容性，造成制品强度与韧性不佳，同时也会降低功能粒子填充量，不利于提升制品的辐射防护性能。
现有技术中，辐射防护制品主要由橡胶制品制造，难以提升其透气透湿性。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1，本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，包括：
S101:将高分子基体、中子防护功能粒子及助剂混合形成共混物。
S102:将伽马射线防护功能纤维退火处理、涂覆中子防护高分子复合材料。
S103:升温烘焙、固化、排废等步骤形成用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
作为本发明的优选实施，步骤S101中的高分子基体为硅橡胶、聚氨酯、天然橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺中的任意一种。
作为本发明的优选实施，步骤S101中的中子防护功能粒子为氮化硼、碳化硼、硼酸铅、硼酸铋中的任意一种，填充质量分数为20％～90％。
作为本发明的优选实施，步骤S101中的助剂为1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,10-癸二硫醇、2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、聚碳化二亚胺中的任意一种或两种。
作为本发明的优选实施，步骤S102中的伽马射线防护纤维为铅、铁、钨、铋、钽等金属纤维中任意一种，直径为5～30微米，退火温度为300～500℃。
作为本发明的优选实施，步骤S103中的升温温度为60～280℃，制备的皮芯结构纤维直径为10～60微米。
如图2所示，本发明提供一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维制备方法制得的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
下面结合具体实施例对本发明的应用作进一步描述。
实施例1：
本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯、质量分数为20％的氮化硼粒子及聚碳化二亚胺混合形成共混物。
(2)将直径为5微米铁纤维在300℃退火处理、涂覆聚氨酯/氮化硼复合材料。
(3)升温至230℃烘焙、固化、排废等步骤形成直径为10微米用于中子和伽马射线共同防护的聚氨酯/氮化硼包覆铁纤维皮芯结构纤维。
实施例2：
本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、质量分数为90％的氮化硼粒子、2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、过氧化二苯甲酰混合形成共混物。
(2)将直径为30微米铋纤维在500℃退火处理、涂覆硅橡胶/氮化硼复合材料。
(3)升温至60℃烘焙、固化、排废等步骤形成直径为60微米用于中子和伽马射线共同防护的硅橡胶/氮化硼包覆铋纤维皮芯结构纤维。
实施例3：
本发明实施例提供的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将天然橡胶、质量分数为90％的碳化硼粒子、1,6-己二硫醇、偶氮二异丁腈混合形成共混物。
(2)将直径为10微米钽纤维在400℃退火处理、涂覆天然橡胶/碳化硼复合材料。
(3)升温至150℃烘焙、固化、排废等步骤形成直径为30微米用于中子和伽马射线共同防护的天然橡胶/碳化硼包覆钽纤维皮芯结构纤维。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将高分子基体、中子防护功能粒子及助剂混合形成共混物；
步骤二，将伽马射线防护功能纤维退火处理、涂覆中子防护高分子复合材料；
步骤三，升温烘焙、固化、排废等步骤形成用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
2.如权利要求1所述的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的高分子基体为硅橡胶、聚氨酯、天然橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺中的任意一种。
3.如权利要求1所述的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的中子防护功能粒子为硼粉、氮化硼、碳化硼、硼酸铅、硼酸铋中的任意一种，填充质量分数为20％～90％。
4.如权利要求1所述的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的助剂为1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,10-癸二硫醇、2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、聚碳化二亚胺中的任意一种或两种。
5.如权利要求1所述的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的伽马射线防护纤维为铅、铁、钨、铋、钽等金属纤维中任意一种，直径为5～30微米，退火温度为300～500℃。
6.如权利要求1所述的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的升温温度为60～280℃，制备的皮芯结构纤维直径为10～60微米。
7.一种利用权利要求1～6任意一项所述用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法制得的用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维。
8.一种如权利要求1～6任意一项所述用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法在制得防护服装上的应用。
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