CN111303563A - 一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法和用途，属于基础材料领域，目的是对聚氯乙烯树脂改性且保留其本身的特性，使其综合机械性能、相容性能都得到了大幅度的提高，通过将聚氯乙烯、BaSO4、氯化聚乙烯、丁腈橡胶、防老剂、DOP、偶联剂、丙烯酸酯、碳纤维进行二次交联造粒的方法，得到具备高防辐射性能且具有高强度、耐冲击、高抗蚀、尺寸稳定、相容性能好的特点，抗老化性能也更优异的ST‑V复合材料。

Description

一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法和用途
技术领域
本发明涉及一种基础材料，特别涉及一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料及其制作方法和用途。
背景技术
为改善高分子材料的性能，拓展应用市场对高分子材料进行改性，一方面提高材料的综合机械性能，挖掘材料潜在的各种功能在许多领域广泛应用，并附以防辐射功能。
聚氯乙烯树脂本是单一的抗蚀性能较强的树脂，但是如何对聚氯乙烯树脂改性，改性后不仅要保留其本身的特性，又要使其综合机械性能、相容性能都得到了大幅度的提高，同时，又能在附加防辐射功能后大幅度地提高其性价比，成为目前科研人员迫切想要攻破的重要课题。
发明内容
本发明提供了一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法和用途，使改性后的材料不仅具备高防辐射性能且具有高强度、耐冲击、高抗蚀、尺寸稳定、相容性能好的特点，抗老化性能也更优异。
本发明提供的技术方案如下：
一种聚氯乙烯(PVC)改性电离辐射屏蔽材料，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚氯乙烯20～40％，BaSO410～30％，氯化聚乙烯15～25％，丁腈橡胶4～16％，防老剂3～8％，DOP1～5％，偶联剂1～3％，丙烯酸酯2～6％，碳纤维3～8％。
更好的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚氯乙烯25～35％，BaSO412～28％，氯化聚乙烯17～23％，丁腈橡胶6～14％，防老剂4～7％，DOP2～4％，偶联剂1～3％，丙烯酸酯3～5％，碳纤维4～7％。
优选的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚氯乙烯28～32％，BaSO414～22％，氯化聚乙烯18～21％，丁腈橡胶7～12％，防老剂5～7％，DOP2～4％，偶联剂1～3％，丙烯酸酯3～5％，碳纤维4～6％。
最优的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚氯乙烯30％，BaSO420％，氯化聚乙烯20％，丁腈橡胶10％，防老剂6％，DOP3％，偶联剂2％，丙烯酸酯4％，碳纤维5％。
上述聚氯乙烯(PVC)改性电离辐射屏蔽材料的制作方法，包括如下步骤：
(1)将各组分进行检测、称量、置于各种容器中；
(2)按所述重量比取聚氯乙烯、BaSO4、氯化聚乙烯、丁腈橡胶、防老剂、DOP、偶联剂、丙烯酸酯，分别研磨至微米级后按上述顺序一面混合一面倒入混合罐中；
(3)将混合均匀的粉料置于研磨系统，再混磨成纳米级粉末；
(4)将研磨好的粉料和已称量的碳纤维一起在150～200℃的温度下使用双螺杆挤塑机进行二次交联造粒。
上述聚氯乙烯(PVC)改性材料，是取代有色金属铅的特殊合成树脂，用于制作具有防辐射、耐腐蚀、高强度、耐冲击性能的复合材料板。
上述聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的用途包括：
(1)取代各种防辐板；
(2)用于核科技中的核屏蔽高腐蚀领域；
(3)用于使用寿命在二十年以上的防辐产业。
上述聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料用于制造专业产品(ST-V材料产品)的方法步骤如下：
(1)将聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料在温度为100℃的条件下进行风干2小时，挤塑机170℃预热；
(2)将产品模具安装到位，清理挤塑机内异物，加热并保温在160℃；
(3)在150～200℃的条件下进行挤注成型。
本发明的有益效果：
本发明ST-V材料是将聚氯乙烯(PVC)材料经改性后的复合材料(亦称ST-V材料)，是取代防电离辐射用有色金属核辐射屏蔽材料，本发明制备的复合材料具有防辐射、耐腐蚀、高强度、耐冲击、易加工性能等多种优异特性，还具有无机材料的阻燃性能，抗老化性能。本发明ST-V复合材料的物理性能和防辐射性能如表1、表2所示，对用于取代现有的普通辐射屏蔽板、有色金属铅屏蔽板具有特殊意义。
表1本发明ST-V复合材料的物理性能
性能 单位 改性ST-V
密度 g/cm<sup>3</sup> 1.4
拉伸强度 MPa 53.1
弯曲强度 MPa 64
弯曲模量 MPa 2410
冲击韧性 J/m<sup>2</sup> 9700
表2本发明ST-V复合材料的防辐射性能
性能 单位 测试方法 改性ST-V
密度 g/cm<sup>3</sup> 比重法 1.6
参考辐射 平均能量 防护比例 铅当量
N120 125KV 99.59％ 0.123mmpb/mm
经实验证明，采有本发明的技术方案生产的ST-V复合材料具有如下综合性能：
1、耐腐蚀：可以将产品进入各种高腐蚀核科技领域，如核医学，核加工，核能，核电的防辐系统。
2、高强度：其抗折抗冲击能力可以用于取代各种防辐材料及制品。
3、耐老化：可广泛应用于使用寿命在二十年以上的各类防辐环境。
现以ST-V材料制备的专用产品为例，说明技术、经济效果。
1、用本发明技术方案生产的ST-V板是中国电离辐射屏蔽材料史上一重大的革命性的突破，与现用铅板相比，提高了产品性能，综合成本降低了30％以上。
2、用本发明技术方案生产的ST-V板是中国电离辐射屏蔽史上一重大突破，保证了产品质量的稳定性，杜绝了产品因变形、龟裂而导致辐射泄漏，完全解决了我国各类介质辐射存在的向题，使我国用量极大的核辐射屏蔽能力得到大幅度提高，采用现有屏蔽材料相比，提高了产品使用寿命3倍以上，综合成本降低了30％以上。
具体实施方式
实施例1～5
以下表3中是本发明聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料(ST-V)的5组配方(组分含量为重量百分比)
表3
Figure BDA0002452962880000051
Figure BDA0002452962880000061
实施例6
一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法，包括如下步骤：
(1)将各组分进行检测、称量、置于各种容器中；
(2)按所述重量比取聚氯乙烯、BaSO4、氯化聚乙烯、丁腈橡胶、防老剂、DOP、偶联剂、丙烯酸酯，分别研磨至微米级后按上述顺序一面混合一面倒入混合罐中；
(3)将混合均匀的粉料置于研磨系统，再混磨成纳米级粉末；
(4)将研磨好的粉料和已称量的碳纤维一起在150～200℃的温度下使用双螺杆挤塑机进行二次交联造粒。
实施例7
聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料(ST-V)用于制备专业产品的方法步骤如下：
(1)将聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料在温度为100℃的条件下进行风干2小时，挤塑机170℃预热；
(2)将产品模具安装到位，清理挤塑机内异物，加热并保温在160℃；
(3)在150～200℃的条件下进行挤注成型。

Claims (6)

1.一种聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料，其特征在于，所述材料的各组份按重量百分比为：聚氯乙烯20～40%，BaSO410～30%，氯化聚乙烯15～25%，丁腈橡胶4～16%，防老剂3～8%，DOP1～5%，偶联剂1～3%，丙烯酸酯2～6%，碳纤维3～8%。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料，其特征在于，所述材料的各组份按重量百分比为：聚氯乙烯25～35%，BaSO412～28%，氯化聚乙烯17～23%，丁腈橡胶6～14%，防老剂4～7%，DOP2～4%，偶联剂1～3%，丙烯酸酯3～5%，碳纤维4～7%。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料，其特征在于，所述材料的各组份按重量百分比为：聚氯乙烯28～32%，BaSO414～22%，氯化聚乙烯18～21%，丁腈橡胶7～12%，防老剂5～7%，DOP2～4%，偶联剂1～3%，丙烯酸酯3～5%，碳纤维4～6%。
4.按权利要求1至3中任一项所述的聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将各组分进行检测、称量、置于各种容器中；
（2）按所述重量比取聚氯乙烯、BaSO4、氯化聚乙烯、丁腈橡胶、防老剂、DOP、偶联剂、丙烯酸酯，分别研磨至微米级后按上述顺序一面混合一面倒入混合罐中；
（3）将混合均匀的粉料置于研磨系统，再混磨成纳米级粉末；
（4）将研磨好的粉料和已称量的碳纤维一起在150～200℃的温度下使用双螺杆挤塑机进行二次交联造粒。
5.权利要求1至3中任一项所述的聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料的用途：
（1）取代各种防辐板；
（2）用于核科技中的核屏蔽高腐蚀领域；
（3）用于使用寿命在二十年以上的防辐产业。
6.按权利要求1至3中任一项所述的聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料，其特征在于，用于制造产品的方法步骤如下：
（1）将聚氯乙烯改性电离辐射屏蔽材料在温度为100℃的条件下进行风干2小时，挤塑机170℃预热；
（2）将产品模具安装到位，清理挤塑机内异物，加热并保温在160℃；
（3）在150～200℃的条件下进行挤注成型。
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