CN112662020A - 一种无铅核辐射防护手套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铅核辐射防护手套及其制备方法，解决了含铅手套对于环境污染和人员健康危害的问题，属于核防护材料技术领域。本发明的无铅核辐射防护手套，由包括以下原料制成：橡胶基材料100份、屏蔽功能填料200‑700份。本发明的制备方法包括：称取配方量的橡胶基材料，塑炼；添加余下原料，混炼，压延出片；将胶片放置于成型模具中硫化，即得所述无铅核辐射防护手套。本发明无铅核辐射防护手套屏蔽填料高，能实现对X射线、γ射线和中子射线辐射单一或综合辐射类型的防护，且具有良好的耐候性和力学性能。本发明方法能使屏蔽填料能均匀分散于橡胶基材料中，能有效降低生产成本，提高产品的良品率。
Description
技术领域
本发明属于核防护材料技术领域，具体涉及一种无铅核辐射防护手套及其制备方法。
背景技术
随着核能和核技术的发展，在核燃料元件材料加工、核废物处理以及核放射医药生产、检测工业等行业中，充斥着高能X射线、γ射线和中子射线辐射，对工作坐吃山空的健康造成了潜在的威胁。传统的工作人员的手部辐射防护的用品中主要采用的是含有铅单质或者铅化合物的乳胶手套，但是铅容易从材料中迁移出不，对人和环境造成危害。
常见的辐射防护手套的制作工艺分为橡胶模压工艺和乳胶浸渍工艺。采用乳胶浸渍工艺可以实现多层材料的复合，从而赋予手套不同的功能。但是由于一般辐射防护填料的比重与胶乳相差较大，填料在乳胶分散液中容易沉淀，生产工艺十分复杂，并且整个浸渍乳液混合分散体的化学、机械稳定性期限不能保证，从而导致生产成本高。另一方面由于辐射防护的效果与屏蔽填料的质量份数有关，屏蔽填料的质量份数越高越好。
专利号为CN109206679的专利公开了一种将高密度填料在胶乳中实现均匀高填充的方法，文中较佳实施例提到的钨屏蔽填料在胶乳中的干重填充量在50％。
专利号为CN2016103080365的专利公开了一种介入用防辐射乳胶手套的制备方法，文中重金属钨、铋颗粒的填充量为68.1％，但是文中并没有说明重金属是否分散均匀，也没有提及力学性能以及对于X射线的防护效果。
申请号为CN201610598798X的专利公开了一种多层辐射防护手套及其制备工艺，文中采用当胶工艺制备手套，工序复杂，屏蔽射线用功能填料需要制备分散液。文中没有指明γ射线防护材料在分散液中的均匀性，也没有说明分散液的保存期限，制备后的手套屏蔽填料的均匀性也没有说明。
申请号为CN2016214363645的专利公开了一种用于同位素生产的放射防护手套，该手套采用含钨基橡胶材料制成，所述的钨基橡胶材料为填充钨粉的硫化橡胶复合材料，但是文中没有对手套的制备方法进行描述，也没有指明该手套对于γ射线的防护效果。
申请号为CN2019106044720的专利公开了一种一次性PVC防辐射塑胶手套，该手套防辐射材料的填充量在20-35份，填充量少，无法满足对于高能γ射线的防护需求。
申请号为CN2008101885774的专利公开了一种辐射防护手套的生产方法，该手套采用乳胶浸渍工艺制作，所用辐射防护材料含有铅，容易造成环境污染和人体伤害；此外为了保证填料在乳液中不沉降，添加辅料较多，导致乳液中的气泡难去除，产品的良品率较难保证。
因此，提供一种不含铅、且屏蔽填料含量高的防护手套，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种无铅核辐射防护手套，屏蔽填料含量高，可以根据不同的辐射防护需求，实现对X射线、γ射线和中子射线辐射单一或综合辐射类型的防护，且力学性能优良。
本发明的目的之二在于，提供该无铅核辐射防护手套的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种无铅核辐射防护手套，由包括以下原料制成：橡胶基材料、屏蔽功能填料，所述橡胶基材料的质量按100份计，屏蔽功能填料的质量为200-700份。
本发明的部分实施方案中，所述橡胶基材料的质量按100份计，所述原料还包括有活性剂1-9份，或/和防老剂2-3份，或/和加工助剂4-10份，或/和硅烷偶联剂4-15份，或/和补强剂8-10份，或/和增塑剂10-40份，或/和促进剂1-4份，或/和硫化剂1-2份。
本发明的部分实施方案中，所述屏蔽功能填料的质量为600-700份。
本发明的部分实施方案中，所述橡胶基材料包括天然橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶中的任意一种或几种。
本发明的部分实施方案中，所述活性剂包括硬脂酸、硬脂酸锌、氯化锌中的任意一种或几种；
或/和所述防老剂包括防老剂4010NA、防老剂NBC、防老剂RD中的任意一种或几种；
或/和所述加工助剂包括聚乙烯蜡、氧化镁、分散剂935P、防焦剂CTP、脱模剂RL16中的任意一种或几种；
或/和所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂SI69；
或/和所述补强剂包括炭黑N330、白炭黑N55的任意一种或几种；
或/和所述屏蔽功能填料包括钨粉、铋粉、碳化硼粉中的任意一种或几种；
或/和所述促进剂包括促进剂CZ、促进剂MTT-80、促进剂EG-40、促进剂DM、促进剂DPTT中的任意一种或几种；
或/和所述硫化剂包括硫磺、硫化剂PDM中的任意一种或几种。
本发明的部分实施方案中，所述无铅核辐射防护手套采用橡胶模压工艺制成。
本发明所述的一种无铅核辐射防护手套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶基材料，塑炼；
S2.混炼、压延出片：待S1塑炼完成后，添加余下原料，混炼，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中硫化，即得所述无铅核辐射防护手套。
本发明的部分实施方案中，所述S1中，塑炼温度≤60℃，塑炼时间为15-25min。
本发明的部分实施方案中，所述S2中，具体包括以下步骤：
S21.待S1塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂，进行混炼；优选地，混炼温度≤60℃，混炼时间为8-10min；
S22.待S21混炼完成后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼；优选地，混炼温度≤60℃，混炼时间为30-35min；
S23.待S22混炼完成后，加入促进剂、硫化剂，继续混炼；优选地，混炼温度≤50℃，混炼时间为10-15min。
本发明的部分实施方案中，所述S3中的硫化温度为160-180℃，硫化压力为17-20MPa、硫化时间为10-20min。
本发明中所述的份，除有特别说明外，均指质量份。
本发明中所述的温度≤60℃，是指温度为室温至60℃；
本发明中所述的温度≤50℃，是指温度为室温至50℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，思路巧妙，采用无铅屏蔽填料解决了含铅手套对于环境污染和人员健康危害的问题。本发明的辐射防护手套屏蔽填料高，能实现对X射线、γ射线和中子射线辐射单一或综合辐射类型的防护，且具有良好的耐候性和力学性能。
本发明采用橡胶模压工艺生产辐射防护手套，方法简单，操作简便。采用本发明方法生产辐射防护手套，屏蔽填料能均匀分散于橡胶基材料中，适用于高含量屏蔽填料的辐射防护手套的生产，能有效降低生产成本，提高产品的良品率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例公开了本发明的无铅核辐射防护手套的制备方法，具体为：
本实施例中的原料按重量比计为：
本实施例中，屏蔽功能填料为钨粉，其占总原料质量的60.7％。
其制备方法为：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶，将其置于开炼机上进行塑炼，塑炼至胶片均匀、透明、无网眼，塑炼温度35℃，时间为20分钟。
S2.混炼、压延出片：待生胶塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂SI69进行混炼，加料完毕后，左右割刀翻胶，混炼温度35℃，时间为10分钟；
混炼均匀后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度35℃，时间为30分钟；
待橡胶混炼完成后，添加促进剂、硫化剂进行混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度35℃，时间为13分钟，混炼完成后，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中进行硫化，硫化完成后即为无铅核辐射防护手套；硫化温度160℃、硫化压力20MPa、硫化时间15min。
实施例2
本实施例公开了本发明的无铅核辐射防护手套的制备方法，具体为：
本实施例中的原料按重量比计为：
本实施例中，屏蔽功能填料为钨粉，其占总原料质量的75％。
其制备方法为：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶，将其置于开炼机上进行塑炼，塑炼至胶片均匀、透明、无网眼，室温塑炼，时间为25分钟。
S2.混炼、压延出片：待生胶塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂SI69进行混炼，加料完毕后，左右割刀翻胶，室温塑炼，时间为8分钟；
混炼均匀后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，室温塑炼，时间为30-35分钟；
待橡胶混炼完成后，添加促进剂、硫化剂进行混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，室温塑炼，时间为15分钟，混炼完成后，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中进行硫化，硫化完成后即为无铅核辐射防护手套；硫化温度180℃、硫化压力17MPa、硫化时间20min。
实施例3
本实施例公开了本发明的无铅核辐射防护手套的制备方法，具体为：
本实施例中的原料按重量比计为：
本实施例中，屏蔽功能填料为碳化硼和钨粉，碳化硼占总原料质量的30％，钨占总原料质量的40％。
其制备方法为：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶，将其置于开炼机上进行塑炼，塑炼至胶片均匀、透明、无网眼，塑炼温度60℃，时间为15分钟。
S2.混炼、压延出片：待生胶塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂SI69进行混炼，加料完毕后，左右割刀翻胶，混炼温度60℃，时间为10分钟；
混炼均匀后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度60℃，时间为35分钟；
待橡胶混炼完成后，添加促进剂、硫化剂进行混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度50℃，时间为10分钟，混炼完成后，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中进行硫化，硫化完成后即为无铅核辐射防护手套；硫化温度170℃、硫化压力19MPa、硫化时间10min。
实施例4
本实施例公开了本发明的无铅核辐射防护手套的制备方法，具体为：
本实施例中的原料按重量比计为：
本实施例中，屏蔽功能填料为碳化硼和钨粉，碳化硼占总原料质量的30％，钨占总原料质量的50％。
其制备方法为：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶，将其置于开炼机上进行塑炼，塑炼至胶片均匀、透明、无网眼，塑炼温度50℃，时间为22分钟。
S2.混炼、压延出片：待生胶塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂SI69进行混炼，加料完毕后，左右割刀翻胶，混炼温度50℃，时间为9分钟；
混炼均匀后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度50℃，时间为30分钟；
待橡胶混炼完成后，添加促进剂、硫化剂进行混炼，加料完毕后，翻炼、薄通，混炼温度45℃，时间为15分钟，混炼完成后，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中进行硫化，硫化完成后即为无铅核辐射防护手套；硫化温度180℃、硫化压力17MPa、硫化时间20min。
实施例5
对实施例1-4制得的无铅辐射防护手套进行性能测试，结果如下表所示：
表1实施例1-4无铅辐射防护手套性能测试结果表
表1中，硬度的测试参照GB/T 531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)记载的方法测试；
拉伸强度的测试参照GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定记载的方法测试；
100％定伸应力的测试参照GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定记载的方法测试；
拉断伸长率的测试参照GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定记载的方法测试；
Cs-137γ射线源检测参照GBZ/T 147-2002 x射线防护材料衰减性能的测定记载的方法测试；热中子防护效率实验采用平均能量为4.4MeV的Am-Be中子源(中子产生额为1.1×107中子/秒)进行热中子实验测试。
由上表可知，采用模压工艺进行核辐射防护手套的生产，功能屏蔽填料质量百分数远超目前广泛采用的乳胶浸渍工艺，填料质量百分数高达80％的情况下产品的各部分化学成分分布均匀，防护效果相同，并且数值较目前的手套大幅提升。
本领域技术人员应该明白，本发明所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种无铅核辐射防护手套，其特征在于，由包括以下原料制成：橡胶基材料、屏蔽功能填料，所述橡胶基材料的质量按100份计，屏蔽功能填料的质量为200-700份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于橡胶模压工艺的无铅核辐射防护手套，其特征在于，所述橡胶基材料的质量按100份计，所述原料还包括有活性剂1-9份，或/和防老剂2-3份，或/和加工助剂4-10份，或/和硅烷偶联剂4-15份，或/和补强剂8-10份，或/和增塑剂10-40份，或/和促进剂1-4份，或/和硫化剂1-2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种无铅核辐射防护手套，其特征在于，所述屏蔽功能填料的质量为600-700份。
4.根据权利要求1或2所述的一种无铅核辐射防护手套，其特征在于，所述橡胶基材料包括天然橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶中的任意一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种无铅核辐射防护手套，其特征在于，所述活性剂包括硬脂酸、硬脂酸锌、氯化锌中的任意一种或几种；
或/和所述防老剂包括防老剂4010NA、防老剂NBC、防老剂RD中的任意一种或几种；
或/和所述加工助剂包括聚乙烯蜡、氧化镁、分散剂935P、防焦剂CTP、脱模剂RL16中的任意一种或几种；
或/和所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂SI69；
或/和所述补强剂包括炭黑N330、白炭黑N55的任意一种或几种；
或/和所述屏蔽功能填料包括钨粉、铋粉、碳化硼粉中的任意一种或几种；
或/和所述促进剂包括促进剂CZ、促进剂MTT-80、促进剂EG-40、促进剂DM、促进剂DPTT中的任意一种或几种；
或/和所述硫化剂包括硫磺、硫化剂PDM中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种无铅核辐射防护手套，其特征在于，所述无铅核辐射防护手套采用橡胶模压工艺制成。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种无铅核辐射防护手套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.塑炼：称取配方量的橡胶基材料，塑炼；
S2.混炼、压延出片：待S1塑炼完成后，添加余下原料，混炼，压延出片；
S3.成型硫化：将S2制得的胶片放置于成型模具中硫化，即得所述无铅核辐射防护手套。
8.根据权利要求7所述的一种无铅核辐射防护手套的制备方法，其特征在于，所述S1中，塑炼温度≤60℃，塑炼时间为15-25min。
9.根据权利要求7所述的一种无铅核辐射防护手套的制备方法，其特征在于，所述S2中，具体包括以下步骤：
S21.待S1塑炼完成后，添加活性剂、防老剂、加工助剂、硅烷偶联剂，进行混炼；优选地，混炼温度≤60℃，混炼时间为8-10min；
S22.待S21混炼完成后，加入补强剂、屏蔽功能填料、增塑剂，继续混炼；优选地，混炼温度≤60℃，混炼时间为30-35min；
S23.待S22混炼完成后，加入促进剂、硫化剂，继续混炼；优选地，混炼温度≤50℃，混炼时间为10-15min。
10.根据权利要求7所述的一种无铅核辐射防护手套的制备方法，其特征在于，所述S3中的硫化温度为160-180℃，硫化压力为17-20MPa、硫化时间为10-20min。
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