CN111469506A - 一种新型核辐射防护材料其制备方法 - Google Patents
一种新型核辐射防护材料其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111469506A CN111469506A CN202010186027.XA CN202010186027A CN111469506A CN 111469506 A CN111469506 A CN 111469506A CN 202010186027 A CN202010186027 A CN 202010186027A CN 111469506 A CN111469506 A CN 111469506A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- nuclear radiation
- powder
- radiation protection
- novel nuclear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 72
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 152
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 35
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 22
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 21
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 20
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 18
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 18
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 16
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 16
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 13
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 12
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 6
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 abstract description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 8
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 5
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 210000002149 gonad Anatomy 0.000 description 1
- 230000003394 haemopoietic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 210000005075 mammary gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000012883 sequential measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
- B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
- B29C66/45—Joining of substantially the whole surface of the articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
- B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2007/00—Flat articles, e.g. films or sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2009/00—Layered products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0253—Polyolefin fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0261—Polyamide fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0276—Polyester fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2571/00—Protective equipment
- B32B2571/02—Protective equipment defensive, e.g. armour plates or anti-ballistic clothing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及核辐射防护技术领域，提供一种新型核辐射防护材料其制备方法，旨在解决传统的核辐射屏蔽材料主要为含铅硫化橡胶、金属薄膜等材料，存在各种缺点的问题，制备出既具有高效核防护功能又曲径透气功能的新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层，所述内层和外层为经抗静电整理的涤纶绸；所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。本发明尤其适用于核辐射防护的行业使用，具有较高的社会使用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及核辐射防护技术领域，具体涉及一种新型核辐射防护材料其制备方法。
背景技术
近年来，随着国防科研、放射性医学和核技术应用的不断发展，各种放射性射线被广泛应用，利用辐射获利的同时，射线对人体的伤害和对环境的破坏也逐渐被人类所认识。工作人员长期接触放射性射线，对性腺、乳腺、造血骨髓等都会产生伤害，超过剂量甚至会致癌，给人体带来严重威胁。核辐射防护材料与装备是保证辐射场所工作人员和公众安全的关键，也是化解核事故危机的有效手段，是军事和民用辐射安全防护的重要保障。因此，对防辐射材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题。
传统的核辐射屏蔽材料主要为含铅硫化橡胶、金属薄膜等材料。但是，铅毒性大、存在射线弱吸收区、制成的材料比较笨重等缺点，橡胶材料存在透气性差、需要硫化加工、不易制备轻薄制品、硫化胶不能回收等缺点；金属薄膜为保证防护效果，需要频繁更换的缺点。
为此，我们提出了一种新型核辐射防护材料其制备方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型核辐射防护材料其制备方法，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决传统的核辐射屏蔽材料主要为含铅硫化橡胶、金属薄膜等材料，存在各种缺点的问题，通过将不同形态的功能纤维集聚在一起，采用不同密度结构，梯度阻隔核辐射射线的机理，形成既具有高效核防护功能又曲径透气功能的新型核辐射防护材料。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层，所述内层和外层为经抗静电整理的涤纶绸；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
优选的，所述内层和外层为经抗静电整理的尼龙绸。
优选的，所述内层和外层为经嵌织导电纤维处理的涤纶绸。
优选的，所述内层和外层为经嵌织导电纤维处理的尼龙绸。
本发明同时提供上述新型核辐射防护材料的具体制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.17Mev-1.33Mev的Co-60高能射线辐照，对石墨稀、纳米钨粉、纳米铋粉和硼的混合粉料表面进行刻蚀；
S1-2、采用湿法改性工艺，以硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性剂，对S1-1中处理后的混合粉料进行表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、将上述芯层聚合物原料、共混可纺颗粒和皮层聚合物采用复合纤维集聚材料工艺制备，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
优选的，所述S1-2中，
按重量百分比计，混合粉料包括，石墨稀：8％-13％，纳米钨粉：6％-8％，纳米铋粉：70％-80％，硼4％-11％。
优选的，所述S1-2中，
按重量百分比计，湿法改性工艺为将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成改性。
优选的，所述S2-1中，
按重量计，聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h。
优选的，所述步骤S3-1中，
按重量计，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2。
优选的，所述步骤3-4中，
按重量百分比计，复合纤维集聚材料工艺为将40％-46％共混可纺颗粒40℃烘干1h，并与54％-60％皮层聚合物进行复合纺丝，制得复合丝，经牵伸定型处理，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层。
(三)有益效果
本发明实施例提供了一种新型核辐射防护材料其制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明改变了传统涂成工艺的技术路径，通过将不同形态的功能纤维集聚在一起，采用不同密度结构，梯度阻隔核辐射射线的机理，形成既具有高效核防护功能又曲径透气功能的舒适型新型核辐射防护材料，无铅添加，减少人体伤害，显著降低材料对使用人员的健康影响，提高穿戴的舒适感。
2、本发明可以有效提高核辐射防护材料的使用寿命，并可以极大的提高核辐射防护材料生产企业的国际竞争力，增强在国际市场的占有量。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种新型核辐射防护材料其制备方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明的制备方法中纺丝的设备流程图；
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
该实施例提供的核辐射防护材料的内层和外层为经抗静电整理的涤纶绸。
一种新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
本发明同时提供上述新型核辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.17Mev的Co-60高能射线辐照，对由石墨稀：13％，纳米钨粉：6％，纳米铋粉：70％，硼：11％组成的混合粉料表面进行刻蚀，提高混合粉料表面粗糙度和含氧活性基团数量；
S1-2、将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，其中聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与 S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、按重量百分比计，经复合纤维集聚材料工艺将40％共混可纺颗粒40℃烘干1h，并与60％皮层聚合物进行复合纺丝，制得复合丝，经牵伸定型处理，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
其中，S2-1中，纺丝使用双螺杆熔融挤出机，挤出温度：280℃，螺杆转速： 90r/min，挤出速度：9-10mm/min，牵伸倍数4.5，喷丝孔孔径：2mm，卷绕速度： 180r/min，使纤维材料热粘合形成纺丝。
实施例2
该实施例提供的核辐射防护材料的内层和外层为经抗静电整理的尼龙绸。
一种新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
本发明同时提供上述新型核辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.25Mevv的Co-60高能射线辐照，对由石墨稀：11.5％，纳米钨粉：7％，纳米铋粉：73％，硼：8.5％组成的混合粉料表面进行刻蚀，提高混合粉料表面粗糙度和含氧活性基团数量；
S1-2、将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，其中聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、按重量百分比计，经复合纤维集聚材料工艺将42％共混可纺颗粒40℃烘干1h，并与58％皮层聚合物进行复合纺丝，制得复合丝，经牵伸定型处理，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
其中，S2-1中，纺丝使用双螺杆熔融挤出机，挤出温度：270℃，螺杆转速： 80r/min，挤出速度：7-8mm/min，牵伸倍数4.25，喷丝孔孔径：2mm，卷绕速度： 150r/min，使纤维材料热粘合形成纺丝。
实施例3
该实施例提供的核辐射防护材料的内层和外层为经嵌织导电纤维处理的涤纶绸。
一种新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
本发明同时提供上述新型核辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.29Mevv的Co-60高能射线辐照，对由石墨稀：10.4％，纳米钨粉：6.5％，纳米铋粉：76.1％，硼：7％组成的混合粉料表面进行刻蚀，提高混合粉料表面粗糙度和含氧活性基团数量；
S1-2、将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，其中聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与 S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、按重量百分比计，经复合纤维集聚材料工艺将44％共混可纺颗粒40℃烘干1h，并与56％皮层聚合物进行复合纺丝，制得复合丝，经牵伸定型处理，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
其中，S2-1中，纺丝使用双螺杆熔融挤出机，挤出温度：260℃，螺杆转速： 75r/min，挤出速度：5.5-6.5mm/min，牵伸倍数4.0，喷丝孔孔径：2mm，卷绕速度：130r/min，使纤维材料热粘合形成纺丝。
实施例4
该实施例提供的核辐射防护材料的内层和外层为为经嵌织导电纤维处理的尼龙绸。
一种新型核辐射防护材料，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
本发明同时提供上述新型核辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.33Mev的Co-60高能射线辐照，对由石墨稀：8％，纳米钨粉：8％，纳米铋粉：80％，硼：4％组成的混合粉料表面进行刻蚀，提高混合粉料表面粗糙度和含氧活性基团数量；
S1-2、将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，其中聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与 S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、按重量百分比计，经复合纤维集聚材料工艺将46％共混可纺颗粒40℃烘干1h，并与54％皮层聚合物进行复合纺丝，制得复合丝，经牵伸定型处理，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
其中，S2-1中，纺丝使用双螺杆熔融挤出机，挤出温度：250℃，螺杆转速： 70r/min，挤出速度：5.2-6mm/min，牵伸倍数3.8，喷丝孔孔径：2mm，卷绕速度：120r/min，使纤维材料热粘合形成纺丝。
性能测试
使用本领域中通用的核辐射测试设备依次测量实施例1-4中所得新型核辐射防护材料，结果见下表：
| 项目 | 中子 | γ射线 | 使用寿命 |
| 实施例1 | 1.43 | 0.26 | 2154h |
| 实施例2 | 1.41 | 0.25 | 2160h |
| 实施例3 | 1.37 | 0.28 | 2162h |
| 实施例4 | 1.48 | 0.22 | 2157h |
| 金属薄膜防护服 | 1.72 | 0.46 | 10h |
| 含铅硫化橡胶防护服 | 2.28 | 0.33 | 720h |
表1
由表1可知，本发明中四个实施例的中子和γ射线的防护效果优于含铅硫化橡胶、金属薄膜等材料防护服的防护效果，且使用寿命大大增加，具有良好的核辐射屏蔽性能。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型核辐射防护材料，其特征在于，包括外层、散射层、屏蔽层以及内层，所述内层和外层为经抗静电整理的涤纶绸；
所述散射层为含有石墨烯和硼元素的复合中密度热粘合纤维集聚材料；
所述屏蔽层为含有金属铋微粉的高密度热粘合纤维集聚材料；
所述外层、散射层、屏蔽层以及内层通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合形成核辐射防护材料。
2.如权利要求1所述的一种新型核辐射防护材料，其特征在于：所述内层和外层为经抗静电整理的尼龙绸。
3.如权利要求1所述的一种新型核辐射防护材料，其特征在于：所述内层和外层为经嵌织导电纤维处理的涤纶绸。
4.如权利要求1所述的一种新型核辐射防护材料，其特征在于：所述内层和外层为经嵌织导电纤维处理的尼龙绸。
5.一种新型核辐射防护材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、无机粉末有机化改制：
S1-1、使用能量为1.17Mev-1.33Mev的Co-60高能射线辐照，对石墨稀、纳米钨粉、纳米铋粉和硼的混合粉料表面进行刻蚀；
S1-2、采用湿法改性工艺，以硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性剂，对S1-1中处理后的混合粉料进行表面改性，制得具有防核辐射功能的有机化无机铋粉；
S2、散射层制作：
S2-1、以聚氨酯作为涂层胶，甲苯为溶剂，聚酯颗粒(PET)为主原料，分别加入按照要求配比的有机化石墨稀和S1中所述的有机化无机铋粉，共混后烘干并纺丝，制得杂化集聚纤维材料；
S2-2、对S2-1中的杂化集聚纤维材料，经热轧工艺使纤维材料热粘合，制得散射层；
S3、屏蔽层制作：
S3-1、以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的任一种作为芯层聚合物原料，与S1中所述的有机化无机铋粉混合造粒，制得共混可纺颗粒；
S3-2、以聚酯颗粒(PET)作为皮层聚合物；
S3-3、将上述芯层聚合物原料、共混可纺颗粒和皮层聚合物采用复合纤维集聚材料工艺制备，制得芯层结构中含屏蔽金属粉末的屏蔽层；
S4、将外层、散射层、屏蔽层、内层材料通过胶点粘合的方法进行多层依次贴合，制得一种新型核辐射防护材料。
6.如权利要求5所述的一种新型核辐射防护材料的制备方法，其特征在于：所述S1-2中，
按重量百分比计，混合粉料包括，石墨稀：8％-13％，纳米钨粉：6％-8％，纳米铋粉：70％-80％，硼4％-11％。
7.如权利要求5所述的一种新型核辐射防护材料的制备方法，其特征在于：所述S1-2中，
按重量百分比计，湿法改性工艺为将20％混合粉料冷却至室温，加入2％硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和78％去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌改性2h，然后使用离心机离心分离20min，用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥并粉碎，完成改性。
8.如权利要求5所述的一种新型核辐射防护材料的制备方法，其特征在于：所述S2-1中，
按重量计，聚酯颗粒与有机化石墨烯粉、有机化无机铋粉的比例为2:1:1，共混温度为250℃，烘干温度为80℃，烘干时间为2h。
9.如权利要求5所述的一种新型核辐射防护材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3-1中，
按重量计，有机化纳米铋粉与芯层聚合物原料的比例为1:2。
10.如权利要求5所述的一种新型核辐射防护材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3-4中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010186027.XA CN111469506A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010186027.XA CN111469506A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111469506A true CN111469506A (zh) | 2020-07-31 |
Family
ID=71748203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010186027.XA Pending CN111469506A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111469506A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112900155A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-04 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护用无纺布的制备方法 |
| CN116987303A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-11-03 | 陕西科技大学 | 一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1088636A (zh) * | 1992-12-19 | 1994-06-29 | 天津纺织工学院 | 中子和γ射线辐射屏蔽纤维及其制造方法 |
| CN101136260A (zh) * | 2007-08-29 | 2008-03-05 | 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所 | 一种放射性核尘埃复合防护材料及其制备方法 |
| JP2011133487A (ja) * | 2002-09-09 | 2011-07-07 | Meridian Research & Development | 複数種の危険に対して防護する物品およびそれらを作製するための方法 |
| CN108399959A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-14 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护功能粉体的制备方法 |
| CN109023721A (zh) * | 2018-10-23 | 2018-12-18 | 昆山吉美川纤维科技有限公司 | 一种密度梯度纤维垫的制备方法及纤维垫 |
| CN110219069A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-10 | 南通大学 | 防X、γ射线复合纤维的制备方法 |
-
2020
- 2020-03-17 CN CN202010186027.XA patent/CN111469506A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1088636A (zh) * | 1992-12-19 | 1994-06-29 | 天津纺织工学院 | 中子和γ射线辐射屏蔽纤维及其制造方法 |
| JP2011133487A (ja) * | 2002-09-09 | 2011-07-07 | Meridian Research & Development | 複数種の危険に対して防護する物品およびそれらを作製するための方法 |
| CN101136260A (zh) * | 2007-08-29 | 2008-03-05 | 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所 | 一种放射性核尘埃复合防护材料及其制备方法 |
| CN108399959A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-14 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护功能粉体的制备方法 |
| CN109023721A (zh) * | 2018-10-23 | 2018-12-18 | 昆山吉美川纤维科技有限公司 | 一种密度梯度纤维垫的制备方法及纤维垫 |
| CN110219069A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-10 | 南通大学 | 防X、γ射线复合纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 朱洪法: "《精细化工产品配方与制造》", 31 July 1995, 金盾出版社 * |
| 蒋耀兴等: "《纺织概论》", 28 February 2005, 中国纺织出版社 * |
| 蒋阳等: "《粉体工程》", 31 December 2005, 合肥工业大学出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112900155A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-04 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护用无纺布的制备方法 |
| CN116987303A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-11-03 | 陕西科技大学 | 一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜及其制备方法 |
| CN116987303B (zh) * | 2023-07-31 | 2024-04-26 | 陕西科技大学 | 一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104900282B (zh) | 一种γ辐射防护服的制备方法 | |
| CN111469506A (zh) | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 | |
| US3239669A (en) | Flexible shield for ionizing radiations | |
| CN109903871B (zh) | 一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及技术 | |
| CN107910088A (zh) | 一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用 | |
| CN110867265B (zh) | 一种柔性中子辐射防护材料及防护用品制备方法 | |
| CN104744945B (zh) | 具有阻燃隔热性能的中子屏蔽材料及其制备方法 | |
| CN104021831B (zh) | 一种中子辐射防护服装材料 | |
| CN104532381B (zh) | 一种防x射线稀土/聚丙烯复合纤维的制备方法 | |
| CN111231441B (zh) | 一种多功能核辐射防护双层面料及其制备方法 | |
| CN105161150A (zh) | 一种中子辐射防护服装材料及其制备方法 | |
| CN112017802A (zh) | 一种射线辐射与中子辐射防护材料及其制备方法 | |
| CN110983779B (zh) | 用于中子和伽马射线共同防护皮芯结构纤维的制备方法 | |
| CN110317359B (zh) | 一种无铅轻质X、γ射线防护材料及其制备方法 | |
| CN115572440A (zh) | 一种个人防护装具用防中子辐射材料 | |
| CN110372903B (zh) | 一种无铅轻质X、γ、中子一体防护材料及其制备方法 | |
| CN204029403U (zh) | 一种中子辐射防护服装材料 | |
| CN107523890A (zh) | 一种防中子辐射的超细纤维材料的制备方法 | |
| CN113121977A (zh) | 一种高透光的中子屏蔽复合材料及其制备方法 | |
| CN112552600B (zh) | 滚塑用中子屏蔽材料及具有中子屏蔽效果的滚塑制品 | |
| Shixiong et al. | Research progress of X-ray protective material for textile. | |
| KR20180012507A (ko) | 자연 방사선 차폐기능을 겸비한 투습방수포 및 그 제조방법 | |
| CN106782722A (zh) | 一种新型的防护材料 | |
| CN221125556U (zh) | 一种多功能防辐射雨衣 | |
| CN107241896A (zh) | 一种电力工作室防电磁辐射隔离毯 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |