CN111876039B - 一种自分层放射性污染控制与清除材料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自分层放射性污染控制与清除材料及制备方法和应用，该材料包括水性基础成膜剂、微球发泡剂、屏蔽粉体、触变剂、分散剂、润湿剂和消泡剂；通过向基础成膜剂中物理混入轻量化屏蔽功能组合物来解决屏蔽组份易沉降的技术难题；同时，基础成膜剂与轻量化组合物的密度差也进一步促进材料自分层并富集在涂膜的上层，不占用下层去污材料的颜料体积含量，解决了添加填料削弱去污效果的技术难题。

Description

一种自分层放射性污染控制与清除材料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于工程去污技术领域，尤其涉及一种自分层放射性污染控制与清除材料及制备方法和应用。
背景技术
随着核能的开发利用，核电厂、实验堆等核设施因意外或人为失误而发生核泄漏事故的概率是客观存在、不可避免的，例如切尔诺贝利、三里岛、福岛等核泄漏事故。核泄漏事故所产生的放射性物质发生大面积扩散时，会对环境和公众安全造成严重威胁。剥离型压制去污技术是用于清除大面积放射性污染物的一种常用手段，具有操作简便、仅产生单一固废物、无二次污染等诸多优点。但是，目前常见的普通压制去污剂存在去污作业量大、污染清除生效时间长、不具备辐射屏蔽防护能力等缺点，使其在放射性污染物去除方面受到了一定的限制。例如，授权公告号为：CN1332398C，发明名称为：剥离型压制去污剂的对比专利采用A、B双组份形式构成的一种压制去污材料，虽然能够起到对污染物进行压制去污的作用，但是材料本身不具有辐射屏蔽功能，需要等到去污材料干燥固化（6~12小时）、剥离移除后才能起到清除污染物的效果，作业时效性差且不具备对人员的屏蔽防护能力。
向普通压制去污剂中引入具有辐射屏蔽功能的元素，可以改善放射性污染控制与清除材料的上述不足。辐射屏蔽功能元素的引入可分为化学反应引入和物理共混引入两类。授权公告号为：CN 107129736B，发明名称为：一种具有辐射屏蔽能力的放射性沾染控制与清除材料，该专利中采用化学反应的方法在聚合物成膜乳液中引入屏蔽元素铅来使去污材料具备辐射屏蔽能力，这就要求聚合物成膜乳液具有与屏蔽功能组份发生化学反应的活性点位，否则无法通过化学反应引入屏蔽功能元素，从而大大地限制了清除材料中聚合物乳液的选用范围以及对去污材料综合性能的调控。
通过物理共混引入屏蔽功能组份，即向去污剂配方中混入屏蔽功能体（大多是粉末状屏蔽金属或其化合物），也存在两个技术瓶颈：一是这类屏蔽金属及其化合物粉末密度远大于成膜组份，极易沉降于压制去污材料的底部，严重降低材料的成膜性能；二是屏蔽粉体的添加会占用涂料体系的颜料体积，降低去污材料对放射性粉尘的包裹性，从而削弱材料的去污清除效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自分层放射性污染控制与清除材料及制备方法和应用，通过向基础成膜剂中物理混入轻量化屏蔽功能组合物来解决屏蔽组份易沉降的技术难题；同时，基础成膜剂与轻量化组合物的密度差也进一步促进材料自分层并富集在涂膜的上层，不占用下层去污材料的颜料体积含量，解决了添加填料削弱去污效果的技术难题。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种自分层放射性污染控制与清除材料，以质量份数计，包含下列组份：
水性基础成膜剂310~350份；
微球发泡剂1~5份；
屏蔽粉体20~30份；
触变剂8~12份；
分散剂1~3份；
润湿剂1~3份；
消泡剂0.5份。
进一步的，所述的水性基础成膜剂为水性纯丙乳液、水性醋丙乳液中的任一种或二者的任意比混合物，它们的固含量为45%~60%。
进一步的，所述的微球发泡剂为松本低温膨胀型发泡剂F-20D、F-36F、MSL-3030D中的一种或多种的混合。
进一步的，所述的屏蔽粉体为PbO、Pb3O4、WO3中的一种或多种的混合。
进一步的，所述的触变剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素中的任一种。
进一步的，所述的分散剂为毕克BYK-116。
进一步的，润湿剂为异丙基萘磺酸钠或毕克BYK-9076。
进一步的，消泡剂为迪高Foamex-832或乳化硅油。
一种自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步，预先制备轻量化屏蔽功能组合物
按配比称取屏蔽粉体并加入水搅拌5min使之成为膏状物，然后按配比加入微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，发泡的过程中，在加热条件下，分子间作用力和氢键的作用使得屏蔽粉体附着于发泡的微球表面上，形成轻量化屏蔽功能组合物；
第二步，制备自分层放射性污染控制与清除材料
将按配比称取水性基础成膜剂、触变剂、分散剂和润湿剂，然后和第一步中的轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入消泡剂，直至搅拌均匀，制得自分层放射性污染控制与清除材料。
一种自分层放射性污染控制与清除材料的应用，将自分层放射性污染控制与清除材料按2~3.5kg/m2的用量喷洒施工即可，使用前搅拌均匀后即可施工。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优越性：
（1）采用微球发泡剂和屏蔽粉体预先制备轻量化屏蔽功能组合物，大大降低了屏蔽功能体的密度，解决了屏蔽粉体易沉降的技术难题；
（2）自分层放射性污染控制与清除材料中屏蔽功能组合物向上层富集，减少了下层涂料的颜料体积含量，使其能够容纳更多的放射性污染物，具有更好的放射性污染清除效果；
（3）轻量化屏蔽功能组合物与水性基础成膜剂物理共混后，形成自分层涂料体系，轻量化屏蔽功能组合物富集于涂料上层，使得少量的屏蔽功能组份即可形成致密的屏蔽层，即使用较少的屏蔽功能组份起到较好的屏蔽效果；
（4）触变剂的加入，解决了自分层放射性污染控制与清除材料长期贮存易分层、不利于快速施工的应用缺陷，长期贮存后仅需快速搅拌，在触变剂的作用下，材料粘度急剧下降并快速混匀达到施工条件；
（5）本发明的自分层放射性污染控制与清除材料中，水性基础成膜剂与轻量化屏蔽功能组合物采用物理共混方式复配，无需考虑二者的化学相容性，基础成膜组份与屏蔽功能组份的兼容性更佳。
具体实施方式
下面通过具体的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
一种自分层放射性污染控制与清除材料，由以下质量份数原料组成：水性纯丙乳液350份；F-20D微球发泡剂5份；WO3 屏蔽粉体30份；触变剂10份；分散剂3份；润湿剂3份；消泡剂0.5份。
上述自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，如下：
将按上述配比称取的WO3加入适量的水搅拌5min使之成为膏状物，然后加入配比量的F-20D微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，制备轻量化屏蔽功能组合物；
再将按配比称取好的水性纯丙乳液、触变剂、分散剂、润湿剂加入上述轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入配比份数的消泡剂，直至搅拌均匀。
将制得的自分层放射性污染控制与清除材料按3kg/m2的用量喷洒于不锈钢测试板上，测试板用0.1kg/m2用量的铀矿尘沾污。实验测试屏蔽率83%、去污率91%（均以总放射性活度计算）。
实施例2
一种自分层放射性污染控制与清除材料，由以下质量份数原料组成：水性醋丙乳液350份；F-20D微球发泡剂5份；WO3屏蔽粉体30份；触变剂10份；分散剂3份；润湿剂3份；消泡剂0.5份。
上述自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，如下：
将按上述配比称取的WO3加入适量的水搅拌5min使之成为膏状物，然后加入配比量的F-20D微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，制备轻量化屏蔽功能组合物。
再将按配比称取好的水性纯丙乳液、触变剂、分散剂、润湿剂加入上述轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入配比份数的消泡剂，直至搅拌均匀。
将制得的自分层放射性污染控制与清除材料按3kg/m2的用量喷洒于不锈钢测试板上，测试板用0.1kg/m2用量的铀矿尘沾污。实验测试屏蔽率84%、去污率90%（均以总放射性活度计算）。
实施例3
一种自分层放射性污染控制与清除材料，由以下质量份数原料组成：水性纯丙乳液200份，水性醋丙乳液150份；F-20D微球发泡剂5份；PbO屏蔽粉体25份；触变剂10份；分散剂3份；润湿剂3份；消泡剂0.5份。
上述自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，如下：
将按上述配比称取的PbO加入适量的水搅拌5min使之成为膏状物，然后加入配比量的F-20D微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，制备轻量化屏蔽功能组合物。
再将按配比称取好的水性纯丙乳液、水性醋丙乳液、触变剂、分散剂、润湿剂加入上述轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入配比份数的消泡剂，直至搅拌均匀。
将制得的自分层放射性污染控制与清除材料按3kg/m2的用量喷洒于不锈钢测试板上，测试板用0.1kg/m2用量的铀矿尘沾污。实验测试屏蔽率77%、去污率93.5%（均以总放射性活度计算）。
实施例4
一种自分层放射性污染控制与清除材料，由以下质量份数原料组成：水性纯丙乳液200份，水性醋丙乳液150份；F-20D微球发泡剂5份；PbO屏蔽粉体30份；触变剂10份；分散剂3份；润湿剂3份；消泡剂0.5份。
上述自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，如下：
将按上述配比称取的PbO加入适量的水搅拌5min使之成为膏状物，然后加入配比量的F-20D微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，制备轻量化屏蔽功能组合物。
再将按配比称取好的水性纯丙乳液、水性醋丙乳液、触变剂、分散剂、润湿剂加入上述轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入配比份数的消泡剂，直至搅拌均匀。
将制得的自分层放射性污染控制与清除材料按3kg/m2的用量喷洒于不锈钢测试板上，测试板用0.1kg/m2用量的铀矿尘沾污。实验测试屏蔽率86%、去污率92%（均以总放射性活度计算）。

Claims (7)

1.一种自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：以质量份数计，包含下列组份：
水性基础成膜剂310~350份；
微球发泡剂1~5份；
屏蔽粉体20~30份；
触变剂8~12份；
分散剂1~3份；
润湿剂1~3份；
消泡剂0.5份；
所述的微球发泡剂为松本低温膨胀型发泡剂F-20D、MSL-3030D中的一种或多种的混合；
所述的屏蔽粉体为PbO、Pb3O4、WO3中的一种或多种的混合；
所述的自分层放射性污染控制与清除材料的制备方法，第一步，预先制备轻量化屏蔽功能组合物
按配比称取屏蔽粉体并加入水搅拌5min使之成为膏状物，然后按配比加入微球发泡剂，再充分搅拌5min后在80℃发泡，发泡的过程中，在加热条件下，分子间作用力和氢键的作用使得屏蔽粉体附着于发泡的微球中，形成轻量化屏蔽功能组合物；
第二步，制备自分层放射性污染控制与清除材料
将按配比称取水性基础成膜剂、触变剂、分散剂和润湿剂，然后和第一步中的轻量化屏蔽功能组合物物理混合，边搅拌边加入消泡剂，直至搅拌均匀，制得自分层放射性污染控制与清除材料。
2.根据权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：所述的水性基础成膜剂为水性纯丙乳液、水性醋丙乳液中的任一种或二者的任意比混合物，它们的固含量为45%~60%。
3.根据权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：所述的触变剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素中的任一种。
4.根据权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：所述的分散剂为毕克BYK-116。
5.根据权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：润湿剂为异丙基萘磺酸钠或毕克BYK-9076。
6.根据权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料，其特征在于：消泡剂为迪高Foamex-832或乳化硅油。
7.一种如权利要求1所述的自分层放射性污染控制与清除材料的应用，将自分层放射性污染控制与清除材料按2~3.5kg/m2的用量喷洒施工即可，使用前搅拌均匀后即可施工。
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