CN112011180A - 一种吸波防辐射塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸波防辐射塑料及其制备方法，包括：无机混合成分A和有机混合组分B；无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；有机混合组分B：其原料按百分比分包括：15‑25％的聚苯醚，35‑40％的尼龙66，本发明涉及复合材料技术领域。该吸波防辐射塑料及其制备方法，本发明吸波防辐射塑料及其制备方法中复合材料包括复合前驱体与分散剂，复合前驱体包括主体成份，主体成份包括铁源离子前驱体、镍源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体，由上述组成制备的复合材料能衰减X辐射线，质轻、无对人体有害元素。

Description

一种吸波防辐射塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种吸波防辐射塑料及其制备方法。
背景技术
目前，将纳米防护材料加工成吸波性能好、方便洗涤、穿着舒适度佳、结构稳定的制品研究尚处于起步阶段，现有的纳米型辐射防护织物制造技术主要有以下几类。复合纺织技术：该技术最早起源于金属丝或金属纤维混编织物，现在已经可以应用纳米材料制造成纤维丝代替金属丝或金属纤维与服用纤维混编成纱，再织成布。织物的化学镀或电镀技术：将普通的纤维先经过退浆处理后用纳米溶剂浸泡，再经过化学处理或电解处理后使纳米金属沉淀在纤维表面，这种方法制得的织物导电率高，强度高，耐磨、耐腐蚀性好，但手感较差，不均度高，耐洗性差，不透气，服用性能较差。
当前最为常用的织物制造技术是在普通织物或纤维上涂上纳米材料，用黏合剂使纳米材料黏附在织物表面，或将纤维直接软化后与纳米材料黏合，如果通过这种技术使用传统屏蔽材料制造织物，则会出现涂层的牢度差、易脱落、分布不均等缺点，防辐射效果差，但纳米材料和高聚物材料的加入有效地解决了这些问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种吸波防辐射塑料及其制备方法，解决了传统屏蔽材料制造织物，则会出现涂层的牢度差、易脱落、分布不均，防辐射效果差的问题。
(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：一种吸波防辐射塑料，包括：无机混合成分A和有机混合组分B；无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；有机混合组分B：其原料按百分比分包括：15-25％的聚苯醚，35-40％的尼龙66，1-5％的UHMWPE，5-10％的聚乙酰胺，5-15％的碳纤维，3-5％的炭黑，5-10％的相容剂，5-10％的增韧剂，0.5-1.5％的助剂。
优选的，所述铁源离子前驱体为硝酸铁或氯化铁盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—30％，所述银源离子前驱体、为硝酸银、醋酸银、硫酸银盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—15％，所述分散剂与复合前驱体的重量比为10﹪～30﹪。
优选的，所述镍源离子前驱体为硝酸镍类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的5—10％，所述锌源离子前驱体、为硝酸锌、醋酸锌盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—20％。
优选的，所述稀土钐源离子前驱体为硝酸钐或乙酸钐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—15％，所述稀土钆源离子前驱体为硝酸钆或乙酸钆类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的1—5％。
优选的，所述铈源离子前驱体为硝酸铈前驱体或者醋酸铈前驱体,掺加量为配方复合前驱体总重量比的1—5％，所述聚乙二醇掺加量为,配方复合前驱体总重量比的10—15％且不计入配方总重量。
本发明还公开了一种吸波防辐射塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的铁源离子前驱体、银源离子前驱体、镍源离子前驱体、锌源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇形成复合前驱体溶胶，复合前驱体溶胶调节pH值为8～10形成复合前驱体凝胶，再将复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理，之后，粉碎、过筛，然后将粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理形成烧结体，烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X射线的无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比15-30％与有机混合组分重量比为70-85％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
本发明还公开了一种吸波防辐射塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的锌源离子前驱体、银源离子前驱体、铈源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇混合，然后加入尿素制成pH值为6～8的溶胶，再将烧结体粉碎、分筛后的粉末放入溶胶内浸泡、搅拌、过滤、干燥后粉碎，然后置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体，产品烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X辐射线功能的核壳无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比15-30％与有机混合组分重量比为70-85％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
优选的，所述复合前驱体还包括表层膜主成份，所述表层膜主成份包括锌源离子前驱体和银源离子前驱体，所述锌源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪～5﹪，所述银源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪～9﹪。
优选的，所述复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理时，热处理温度为600℃～650℃，热处理保温时间为2小时～4小时。
优选的，所述粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理时，热处理温度为400℃～500℃，热处理保温时间为12小时～24小时，所述置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体时，热处理温度为500℃～600℃，热处理保温时间为6小时，所述醇溶液为分析纯无水乙醇。
(三)有益效果
本发明提供了一种吸波防辐射塑料及其制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本发明吸波防辐射塑料及其制备方法中复合材料包括复合前驱体与分散剂，复合前驱体包括主体成份，主体成份包括铁源离子前驱体、镍源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体，由上述组成制备的复合材料能衰减X辐射线，质轻、无对人体有害元素。
2、本发明一种复合材料组分及其制备方法中复合前驱体还包括核壳主成份，表层壳主成份包括锌源离子前驱体、银源离子前驱体、铈源离子前驱体，复合前驱体中掺加上述组成，使得复合材料具有更好的射线衰减性能。
本发明提出方法制备的复合材料，不仅能更有效得衰减电离辐射，而且制备工艺简单、成本低、可大规模产业化，可大大拓展辐射防护范围、降低材料生产成本。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供三种技术方案：一种吸波防辐射塑料及其制备方法，具体包括以下实施例：
实施例1
包括：无机混合成分A和有机混合组分B；无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；有机混合组分B：其原料按百分比分包括：15％的聚苯醚，40％的尼龙66，5％的UHMWPE，10％的聚乙酰胺，15％的碳纤维，5％的炭黑，5％的相容剂，4.5％的增韧剂，0.5％的助剂。
本发明中，铁源离子前驱体为硝酸铁或氯化铁盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10％，银源离子前驱体、为硝酸银、醋酸银、硫酸银盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10％，分散剂与复合前驱体的重量比为10﹪。
本发明中，镍源离子前驱体为硝酸镍类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的5％，锌源离子前驱体、为硝酸锌、醋酸锌盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10％。
本发明中，稀土钐源离子前驱体为硝酸钐或乙酸钐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10％，稀土钆源离子前驱体为硝酸钆或乙酸钆类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的1％。
本发明中，铈源离子前驱体为硝酸铈前驱体或者醋酸铈前驱体,掺加量为配方复合前驱体总重量比的1％，聚乙二醇掺加量为,配方复合前驱体总重量比的10％且不计入配方总重量。
本发明还公开了一种吸波防辐射塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的铁源离子前驱体、银源离子前驱体、镍源离子前驱体、锌源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇形成复合前驱体溶胶，复合前驱体溶胶调节pH值为8形成复合前驱体凝胶，再将复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理，之后，粉碎、过筛，然后将粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理形成烧结体，烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X射线的无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比15％与有机混合组分重量比为70％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
本发明中，复合前驱体还包括表层膜主成份，表层膜主成份包括锌源离子前驱体和银源离子前驱体，锌源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪，银源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪。
本发明中，复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理时，热处理温度为600℃，热处理保温时间为2小时。
本发明中，粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理时，热处理温度为400℃，热处理保温时间为12小时，置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体时，热处理温度为500℃，热处理保温时间为6小时，醇溶液为分析纯无水乙醇。
实施例2
包括：无机混合成分A和有机混合组分B；无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；有机混合组分B：
其原料按百分比分包括：20％的聚苯醚，35％的尼龙66，3％的UHMWPE，8％的聚乙酰胺，10％的碳纤维，4％的炭黑，9％的相容剂，10％的增韧剂，1％的助剂。
本发明中，铁源离子前驱体为硝酸铁或氯化铁盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的20％，银源离子前驱体、为硝酸银、醋酸银、硫酸银盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的13％，分散剂与复合前驱体的重量比为20﹪。
本发明中，镍源离子前驱体为硝酸镍类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的8％，锌源离子前驱体、为硝酸锌、醋酸锌盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的15％。
本发明中，稀土钐源离子前驱体为硝酸钐或乙酸钐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的13％，稀土钆源离子前驱体为硝酸钆或乙酸钆类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的3％。
本发明中，铈源离子前驱体为硝酸铈前驱体或者醋酸铈前驱体,掺加量为配方复合前驱体总重量比的3％，聚乙二醇掺加量为,配方复合前驱体总重量比的13％且不计入配方总重量。
本发明还公开了一种吸波防辐射塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的铁源离子前驱体、银源离子前驱体、镍源离子前驱体、锌源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇形成复合前驱体溶胶，复合前驱体溶胶调节pH值为9形成复合前驱体凝胶，再将复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理，之后，粉碎、过筛，然后将粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理形成烧结体，烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X射线的无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比23％与有机混合组分重量比为80％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
本发明中，复合前驱体还包括表层膜主成份，表层膜主成份包括锌源离子前驱体和银源离子前驱体，锌源离子前驱体与复合前驱体的重量比为4﹪，银源离子前驱体与复合前驱体的重量比为6﹪。
本发明中，复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理时，热处理温度为625℃，热处理保温时间为3小时。
本发明中，粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理时，热处理温度为450℃，热处理保温时间为18小时，置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体时，热处理温度为550℃，热处理保温时间为6小时，醇溶液为分析纯无水乙醇。
实施例3
包括：无机混合成分A和有机混合组分B；无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；有机混合组分B：其原料按百分比分包括：25％的聚苯醚，40％的尼龙66，2％的UHMWPE，6％的聚乙酰胺，5.5％的碳纤维，3％的炭黑，10％的相容剂，10％的增韧剂，1.5％的助剂。
本发明中，铁源离子前驱体为硝酸铁或氯化铁盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的30％，银源离子前驱体、为硝酸银、醋酸银、硫酸银盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的15％，分散剂与复合前驱体的重量比为30﹪。
本发明中，镍源离子前驱体为硝酸镍类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10％，锌源离子前驱体、为硝酸锌、醋酸锌盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的20％。
本发明中，稀土钐源离子前驱体为硝酸钐或乙酸钐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的15％，稀土钆源离子前驱体为硝酸钆或乙酸钆类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的5％。
本发明中，铈源离子前驱体为硝酸铈前驱体或者醋酸铈前驱体,掺加量为配方复合前驱体总重量比的5％，聚乙二醇掺加量为,配方复合前驱体总重量比的15％且不计入配方总重量。
本发明还公开了一种吸波防辐射塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的铁源离子前驱体、银源离子前驱体、镍源离子前驱体、锌源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇形成复合前驱体溶胶，复合前驱体溶胶调节pH值为10形成复合前驱体凝胶，再将复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理，之后，粉碎、过筛，然后将粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理形成烧结体，烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X射线的无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比30％与有机混合组分重量比为85％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
本发明中，复合前驱体还包括表层膜主成份，表层膜主成份包括锌源离子前驱体和银源离子前驱体，锌源离子前驱体与复合前驱体的重量比为5﹪，银源离子前驱体与复合前驱体的重量比为9﹪。
本发明中，复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理时，热处理温度为650℃，热处理保温时间为4小时。
本发明中，粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理时，热处理温度为500℃，热处理保温时间为24小时，置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体时，热处理温度为600℃，热处理保温时间为6小时，醇溶液为分析纯无水乙醇。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种吸波防辐射塑料，其特征在于：包括：无机混合成分A和有机混合组分B；
无机混合成分A：以铁、银、镍、锌、钐源离子前驱体，掺加稀土钆源离子前驱体为主体成份，稀土铈源离子前驱体为表层膜主成份，聚乙二醇(Mr<2000)为分散剂；
有机混合组分B：其原料按百分比分包括：15-25％的聚苯醚，35-40％的尼龙66，1-5％的UHMWPE，5-10％的聚乙酰胺，5-15％的碳纤维，3-5％的炭黑，5-10％的相容剂，5-10％的增韧剂，0.5-1.5％的助剂。
2.根据权利要求1所述的一种吸波防辐射塑料，其特征在于：所述铁源离子前驱体为硝酸铁或氯化铁盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—30％，所述银源离子前驱体、为硝酸银、醋酸银、硫酸银盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—15％，所述分散剂与复合前驱体的重量比为10﹪～30﹪。
3.根据权利要求1所述的一种吸波防辐射塑料，其特征在于：所述镍源离子前驱体为硝酸镍类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的5—10％，所述锌源离子前驱体、为硝酸锌、醋酸锌盐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—20％。
4.根据权利要求1所述的一种吸波防辐射塑料，其特征在于：所述稀土钐源离子前驱体为硝酸钐或乙酸钐类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的10—15％，所述稀土钆源离子前驱体为硝酸钆或乙酸钆类前驱体，掺加量为配方复合前驱体总重量比的1—5％。
5.根据权利要求1所述的一种吸波防辐射塑料，其特征在于：所述铈源离子前驱体为硝酸铈前驱体或者醋酸铈前驱体,掺加量为配方复合前驱体总重量比的1—5％，所述聚乙二醇掺加量为,配方复合前驱体总重量比的10—15％且不计入配方总重量。
6.一种吸波防辐射塑料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的铁源离子前驱体、银源离子前驱体、镍源离子前驱体、锌源离子前驱体、钐源离子前驱体、钆源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇形成复合前驱体溶胶，复合前驱体溶胶调节pH值为8～10形成复合前驱体凝胶，再将复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理，之后，粉碎、过筛，然后将粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理形成烧结体，烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X射线的无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比15-30％与有机混合组分重量比为70-85％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
7.一种吸波防辐射塑料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、先将所需比例的锌源离子前驱体、银源离子前驱体、铈源离子前驱体加入醇溶液或者水溶液中，再加入所需比例的聚乙二醇混合，然后加入尿素制成pH值为6～8的溶胶，再将烧结体粉碎、分筛后的粉末放入溶胶内浸泡、搅拌、过滤、干燥后粉碎，然后置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体，产品烧结体经粉碎、分筛后成为能衰减X辐射线功能的核壳无机复合材料；
S2、将核壳无机复合材料重量比15-30％与有机混合组分重量比为70-85％进行混炼-挤出-造粒-粉碎-加热-挤出-造粒-热熔-挤出-流延-压片成型。
8.根据权利要求6-7任意一项所述的一种吸波防辐射塑料的制备方法，其特征在于：所述复合前驱体还包括表层膜主成份，所述表层膜主成份包括锌源离子前驱体和银源离子前驱体，所述锌源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪～5﹪，所述银源离子前驱体与复合前驱体的重量比为3﹪～9﹪。
9.根据权利要求6-7任意一项所述的一种吸波防辐射塑料的制备方法，其特征在于：所述复合前驱体凝胶经空气条件加热炉热处理时，热处理温度为600℃～650℃，热处理保温时间为2小时～4小时。
10.根据权利要求6-7任意一项所述的一种吸波防辐射塑料的制备方法，其特征在于：所述粉碎、分筛粉末送入氩气或者氮气保护的加热炉热处理时，热处理温度为400℃～500℃，热处理保温时间为12小时～24小时，所述置于空气条件加热炉内热处理形成产品烧结体时，热处理温度为500℃～600℃，热处理保温时间为6小时，所述醇溶液为分析纯无水乙醇。
CN202010888585.0A 2020-08-28 2020-08-28 一种吸波防辐射塑料及其制备方法 Pending CN112011180A (zh)

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