CN111004555B - 一种放射性污染控制与清除材料及其制备方法 - Google Patents

一种放射性污染控制与清除材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种放射性污染控制与清除材料，由以下重量份的组分组成：复合成膜乳液60~80份、镀膜空心玻璃微珠15~30份，添加助剂0.5~5份。本发明通过采用复合成膜乳液和镀膜空心玻璃微珠，并且镀膜空心玻璃微珠的外层镀膜具有辐射屏蔽性能，使得材料自身具备辐射屏蔽能力，从而提高去污过程中的辐射防护功效。

Description

一种放射性污染控制与清除材料及其制备方法
技术领域
本发明属于工程去污技术领域，尤其涉及一种放射性污染控制与清除材料以及其制备方法。
背景技术
众所周知，在世界范围内，核电厂、实验堆等核设施发生泄漏事故、核与辐射恐怖事件等涉核事故不可避免，所产生的放射性物质一经扩散，会对环境和公众安全造成严重危害。
目前，常见的对大面积放射性污染的处置思路是将沉降在沾染表面的污染物收集并转移至安全区域进行掩埋或储存。剥离型压制去污技术是去除放射性污染物的一种常用技术，具有操作简便、易于控制、仅产生单一固废物、无二次污染等优点。如：授权公告号CN103709881B，专利名称为“一种适用于高寒地区的放射性污染控制与清除材料”，该发明专利采用丙烯酸聚合物、醋酸锌、蒙脱土、二甲基硅油、邻苯二甲酸二辛脂和丙酮等组分制备了一种能够在低温条件下处理放射性污染的清除材料。虽然加入了醋酸锌用于和丙烯酸上的羧基发生配位螯合反应引入了少量金属元素锌，达到增加材料成膜后的抗拉强度的目的，但去污剂除了具有放射性污染清除能力外，本身不具备辐射屏蔽能力，达不到降低作业人员辐照剂量、保护人员辐射安全的作用。
再如：授权公告号CN 107129736B，专利名称“一种具有辐射屏蔽能力的放射性沾染控制与清除材料”，该发明专利采用丙烯酸酯聚合物、氧化铅粉末、聚乙烯醇等组分，通过化学反应在聚合物分子链中引入铅来达到使放射性沾染控制与清除材料具有一定辐射屏蔽能力的目的。但通过化学反应在污染清除材料中引入铅的方法存在以下技术限制：一是污染清除材料的基础配方中聚合物与屏蔽功能组分要充分相容，否则无法通过化学反应引入屏蔽功能元素，从而限制了清除材料中丙烯酸酯聚合物的选用范围以及材料的成膜性能表现；二是引入的屏蔽功能元素为铅，铅具有毒性且对能量介于40~88keV的射线存在弱吸收区。
因此可见，目前常用的丙烯酸乳液体系的放射性污染控制与清除材料要么不具备辐射屏蔽能力，在去污作业过程中放射性污染对防化人员的辐照剂量较大，使其在辐射污染清除应用方面受到了一定的限制；或者即使具备一定的辐射屏蔽能力，但存在技术限制。即现有丙烯酸乳液体系的放射性污染控制与清除材料存在技术缺陷，需要改进。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种放射性污染控制与清除材料及其制备方法，在该材料中通过采用复合成膜乳液和镀膜空心玻璃微珠，并且镀膜空心玻璃微珠的外层镀膜具有辐射屏蔽性能，使得材料自身具备辐射屏蔽能力，从而提高去污过程中的辐射防护功效。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种放射性污染控制与清除材料，由以下重量份的组分组成：复合成膜乳液60~80份、镀膜空心玻璃微珠15~30份，添加助剂0.5~5份；
其中，所述的复合成膜乳液是由丙烯酸酯聚合物、醋丙乳液、丁苯乳液按照质量比60：（20~40）：（10~20）混合；
所述镀膜空心玻璃微珠是在空心玻璃微珠的外表面上镀有一层500~5000nm厚的钡或钨，所述空心玻璃微珠的直径为100~200 μm；
所述添加助剂为非离子型表面活性剂和粘度调节剂。
优选的，所述的放射性污染控制与清除材料还包括纳米陶瓷分散液5~15份。
优选的，所述的纳米陶瓷分散液是由钨、钡、铝、镍、锌的氧化物或氮化物中的一种或多种经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。
一种上述放射性污染控制与清除材料的制备方法，按配比将复合成膜乳液、纳米陶瓷分散液、添加助剂加入至分散装置中，采用200r/min慢速搅拌5min，然后边搅拌边向复合成膜乳液中加入镀膜空心玻璃微珠，当添加完毕后提高转速至800r/min搅拌10min，制得所述的放射性污染控制与清除材料。
由于采用上述技术方案，本发明能够产生以下有益效果：
（1）本发明的材料喷洒或涂刷到放射性沾染表面后，去污剂浸润、溶解或吸附包埋住放射性污染颗粒物；并随着去污剂中溶剂的挥发逐渐干燥成膜，在成膜过程中随着溶剂的挥发，去污剂中复合乳液的密度逐步变大，此时镀膜空心玻璃微珠由于密度差开始逐渐上浮并聚集在去污剂上表层；随着去污剂干燥成膜的过程，在膜体上层逐步形成一层较为规整的具有金属屏蔽元素的屏蔽层，从而达到遮蔽和隔离放射性射线的功效。
（2）通过空心玻璃微珠的表面镀有辐射屏蔽金属钡或钨来调配镀膜空心玻璃微珠的密度，使之与复合成膜乳液的密度相匹配，并添加非离子型表面活性剂和粘度调节剂来达到增溶和调节去污剂粘度的目的，通过充分搅拌，使镀膜空心玻璃微珠充分、均匀的悬浮于复合成膜乳液体系中去，从而使得本发明的材料具有较强的辐射屏蔽能力。
附图说明
图1为本发明的放射性污染控制与清除材料的结构示意图；
图2为本发明的材料在成膜干燥过程中镀膜空心玻璃微珠的作用机理示意图。
图中：1、本发明的材料；2、镀膜空心玻璃微珠；3、放射性污染物。
具体实施方式
在本发明中，复合成膜乳液中的醋丙乳液的去污能力优越，丁苯乳液能提高涂膜的韧性和结构强度，有利于去污膜体剥离回收；通过在复合成膜乳液中加入镀膜空心玻璃微珠，镀膜空心玻璃微珠的镀层为500~5000nm厚的钡或钨，使得镀膜空心玻璃微珠能够起到有效的辐射屏蔽作用，另外，再通过非离子型表面活性剂和粘度调节剂来达到增溶和调节去污剂粘度的目的，通过充分搅拌，使镀膜空心玻璃微珠充分、均匀的悬浮于复合成膜乳液中，使得本发明的材料具有较强的去污和辐射屏蔽的功效。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
实施例1
一种放射性污染控制与清除材料，由以下重量份的组份组成：复合成膜乳液60份、镀膜空心玻璃微珠15份，添加助剂0.5份。
所述的复合成膜乳液是由丙烯酸酯聚合物、醋丙乳液、丁苯乳液按质量比60：20：10混合而成。
所述镀膜空心玻璃微珠是在空心玻璃微珠的外表面上通过化学镀、电镀或磁控溅射镀上一层500~5000nm厚的钡或钨，所述空心玻璃微珠的直径为100~200 μm。
所述添加助剂为非离子型表面活性剂和粘度调节剂，其中，所述的非离子型表面活性剂采用月桂醇聚氧乙烯醚，粘度调节剂采用碱溶胀型增稠剂AES-60。
为了进一步提高本发明的辐射屏蔽能力，本发明的材料中还包括纳米陶瓷分散液5份，作为优选，所述的纳米陶瓷分散液是由钨、钡、铝、镍、锌的氧化物或氮化物中的一种或多种经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。
通过加入具有辐射屏蔽能力的纳米陶瓷分散液使得本发明材料的辐射屏蔽性能得到进一步的增强，其超大的比表面积使得其表面裸露的原子比常规材料多得多，当射线照射时，纳米粒子与高能射线发生有效碰撞的几率增大，从而起到辐射屏蔽的作用。
实施例2
一种放射性污染控制与清除材料，由以下重量份的组分组成：复合成膜乳液70份、镀膜空心玻璃微珠23份，添加助剂3份。
所述的复合成膜乳液是由丙烯酸酯聚合物、醋丙乳液、丁苯乳液按质量比60：30：15混合而成。
所述镀膜空心玻璃微珠是在空心玻璃微珠的外表面上通过化学镀、电镀或磁控溅射镀上一层500~5000nm厚的钡或钨，所述空心玻璃微珠的直径为100~200 μm。
所述添加助剂为非离子型表面活性剂和粘度调节剂，其中，所述的非离子型表面活性剂采用月桂醇聚氧乙烯醚，粘度调节剂采用碱溶胀型增稠剂AES-60。
为了进一步提高本发明的辐射屏蔽能力，本发明的材料中还包括纳米陶瓷分散液10份。
实施例3
一种放射性污染控制与清除材料，由以下重量份的组份组成：复合成膜乳液80份、镀膜空心玻璃微珠30份，添加助剂5份。
所述的复合成膜乳液是由丙烯酸酯聚合物、醋丙乳液、丁苯乳液按质量比60：40：20混合而成。
所述镀膜空心玻璃微珠是在空心玻璃微珠的外表面上通过化学镀、电镀或磁控溅射镀上一层500~5000nm厚的钡或钨，所述空心玻璃微珠的直径为100~200 μm。
所述添加助剂为非离子型表面活性剂和粘度调节剂，其中，所述的非离子型表面活性剂采用月桂醇聚氧乙烯醚，粘度调节剂采用碱溶胀型增稠剂AES-60。
为了进一步提高本发明的辐射屏蔽能力，本发明的材料中还包括纳米陶瓷分散液10份。
制备上述实施例1、2、3的一种放射性污染控制与清除材料的方法，具体步骤为：按配比将复合成膜乳液、纳米陶瓷分散液、添加助剂加入至分散装置中，分散装置为分散缸，采用200r/min慢速搅拌5min，然后边搅拌边向复合成膜乳液中加入镀膜空心玻璃微珠，当添加完毕后提高转速至800r/min搅拌10min，制得所述的放射性污染控制与清除材料。
本发明在实际应用时，如图1、2所示，将本发明的材料1通过手工涂刷或机械喷洒至放射性污染物3的表面，用量为5~6kg/m2，在放射性污染物3表面形成3~4mm厚度的连续覆盖液膜，液膜在干燥固化过程中，由于溶剂的挥发使液料密度逐渐增加，从而镀膜空心玻璃微珠2逐渐上浮至液膜上表层，形成一层屏蔽层，进而起到隔离和屏蔽介质表面放射性污染物的功能。

Claims (4)

1.一种放射性污染控制与清除材料，其特征在于，由以下重量份的组份组成：复合成膜乳液60~80份、镀膜空心玻璃微珠15~30份，添加助剂0.5~5份；
其中，所述的复合成膜乳液是由丙烯酸酯聚合物、醋丙乳液、丁苯乳液按照质量比60：（20~40）：（10~20）混合而成；
所述镀膜空心玻璃微珠是在空心玻璃微珠的外表面上镀有一层500~5000nm厚的钡或钨，所述空心玻璃微珠的直径为100~200 μm；
所述添加助剂为非离子型表面活性剂和粘度调节剂。
2.根据权利要求1所述的放射性污染控制与清除材料，其特征在于，还包括纳米陶瓷分散液5~15份。
3.根据权利要求2所述的放射性污染控制与清除材料，其特征在于，所述的纳米分散液是由钨、钡、铝、镍、锌的氧化物或氮化物中的一种或多种经杂化处理制得纳米陶瓷粉体，再将纳米陶瓷粉体经球磨或超声波分散制备而成的纳米陶瓷分散浆液。
4.一种如权利要求2所述的放射性污染控制与清除材料的制备方法，其特征在于，按配比将复合成膜乳液、纳米陶瓷分散液、添加助剂加入至分散装置中，采用200r/min慢速搅拌5min，然后边搅拌边向复合成膜乳液中加入镀膜空心玻璃微珠，当添加完毕后提高转速至800r/min搅拌10min，制得所述的放射性污染控制与清除材料。
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