CN210821193U - 一种氡气防护材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氡气防护材料，属于氡气治理领域。本实用新型的氡气防护材料，包括氡气阻隔材料层和辐射屏蔽层。本实用新型的氡气防护材料，通过氡气阻隔材料层对建筑或需要防护的物体的覆盖阻断氡气释放的路径以及气溶胶的扩散，并通过辐射屏蔽层的对放射性射线的屏蔽作用，降低氡气对人体的危害或对需要防护物体的影响。

Description

一种氡气防护材料

技术领域

本实用新型涉及一种氡气防护材料，属于氡气治理领域。

背景技术

氡元素有27种同位素，常见有三种，均为放射性核素。大气中，氡元素本身不参加化学反应，但其衰变产生的射线及衰变产生的短寿命衰变产物对人体健康具有危害作用。氡是一种惰性的放射性气体，其半衰期为3.8天，被国际癌症机构(第七届致癌物年报告)定为具有确定性致癌效应的A类致癌物。

氡气在室内外空气中广泛存在，氡气主要依附在灰尘上存在，也就是气溶胶中。大气中的氡来源于大地海洋的释放、核工业和磷酸盐工业开采与使用、植物的新陈代谢和地下水的作用、以及煤和天然气的燃烧等，其中大地氡的释放约占77％，因此氡元素与地质条件密切相相关，也可以说“氡是一种地质灾害”。1982年联合国原子辐射效应科学委员会的报告指出，建筑材料是室内氡的最主要来源，如花岗岩、砖沙、水泥及石膏之类，特别是含有放射性元素的天然石材，易释放出氡。各种石材由于产地、地质结构和生成年代不同，其放射性也不同。

地下工程内部环境中氡的主要来源是工程周围的岩石、土壤、地下水和构成地下工程本身的建筑材料等。地面建筑底层只有地板一面直接置于土壤之上，而地下工程其周围六面均处于岩石土壤的包围之中，来自土壤、岩石中释放的氡气向地下空间内析出的表面积要比地面建筑增加好几倍，加上地下工程内部空间密闭，通风条件较差，因此，地下工程内部环境中的氡污染要比地面建筑严重得多。

目前对地下建筑物进行氡气治理常通过加强机械通风降低地下空间内氡气的浓度，这种方法能耗高并且无法从源头上控制地下空间氡气含量增加。另一种对地下建筑氡气的治理是用塑料材料封闭墙壁或在墙壁上和地板上涂抹氡气阻隔材料减少氡气向地下空间的释放，这种方法从源头切断了地下空间氡气的来源，降低了地下空间氡气的含量。但通过阻断氡气进入地下空间的方法会使氡气在阻隔界面处富集，产生的放射线危害人体健康。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氡气防护材料，能够在减少氡气释放的同时减少衰变产生的放射线的危害。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种氡气防护材料，包括氡气阻隔材料层和设置在氡气阻隔材料层上的辐射屏蔽层。

本实用新型的氡气防护材料在使用时，使氡气阻隔材料朝向建筑或需要防护物体并固定在建筑或需要防护的物体上，通过氡气阻隔材料层对建筑或需要防护的物体的覆盖阻断氡气释放的路径以及气溶胶的扩散，并通过辐射屏蔽层的对放射性射线的屏蔽作用，降低氡气对人体的危害或对需要防护物体的影响。

现有技术中用于本实用新型的氡气阻隔材料层的材料有多种，如申请公布号为US20190202181A1的美国发明专利中公开了一种包括至少一个由EVOH树脂组合物形成的层的多层制品。此外，氡气阻隔材料层还可以为铝箔等材料。

进一步的，所述氡气阻隔材料层为高分子材料涂层。高分子材料涂层与建筑、需要防护物体有更好结合力，对氡气具有更好的阻隔作用。所述高分子材料涂层优选为柔性高分子材料涂层。所述柔性高分子材料涂层可以为聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种的涂层。

进一步的，氡气防护材料还包括氡气吸附材料层；所述氡气吸附材料层、辐射屏蔽层和氡气阻隔材料层在厚度方向上依次设置。氡气吸附材料层对地下空间中吸附在气溶胶上氡气具有过滤和吸附的作用，能够进一步增强的本实用新型的材料治理氡气的效果。

进一步的，所述氡气吸附材料层包括在厚度方向上依次层叠的梯度纤维过滤层和多孔材料吸附层；所述多孔材料吸附层位于梯度纤维过滤层和辐射屏蔽层之间；所述梯度纤维过滤层为孔梯度纤维过滤层，所述孔梯度纤维过滤层孔径较小的一面朝向所述多孔材料吸附层。多层材料结构中的梯度纤维过滤层，主要依靠重力沉积、阻塞作用和惯性沉积进行过滤吸附，对各种性质的气溶胶均具有吸附作用，并且梯度纤维过滤层在靠近多孔材料吸附层的方向上孔径逐步变小，能够对非常宽泛粒径范围的气溶胶进行阻挡和吸附，尤其是对大粒径的气溶胶有较强的吸附能力；多孔材料吸附层因其多孔结构具有超高比表面积而对微纳米气溶胶具有优异的吸附效果，可对大量吸附未被梯度纤维过滤层的吸附的微纳气溶胶；梯度纤维过滤层与多孔材料吸附层协同作用，对各种粒径的气溶胶均有较强的吸附和富集能力，大大降低了空间内气溶胶的含量，从而达到良好的氡气治理效果。

进一步的，氡气防护材料包括在厚度方向上依次层叠的梯度纤维过滤层、静电吸附层和多孔材料吸附层；所述多孔材料吸附层位于梯度纤维过滤层和辐射屏蔽层之间；所述梯度纤维过滤层为孔梯度纤维过滤层，所述孔梯度纤维过滤层孔径较小的一面朝向所述静电吸附层。静电吸附层主要通过静电作用进行过滤吸附带电气溶胶，同时还能使不带电的气溶胶在驻极体纤维感应电场的作用下极化带上电荷，进一步吸附过滤不带电气的溶胶。通过梯度纤维过滤层、静电吸附层和多孔材料吸附层的协同作用，多层材料结构的过滤和吸附能力大大增强，整体厚度不超过3mm即可实现对气溶胶微尘的高效过滤和吸附，从而达到更优的氡气治理效果。

所述梯度纤维过滤层中的纤维选自玻璃纤维、石墨纤维、尼龙纤维、碳纤维、涤纶纤维、锦纶纤维中的一种或任意组合。所述多孔材料吸附层为无机多孔材料吸附层或有机多孔材料吸附层。无机多孔材料吸附层中的多孔材料为多孔炭材料或由碳化物、氮化物、硼化物、硅化物中的一种或多种制成的多孔吸附材料。所述多孔材料吸附层为活性炭材料吸附层。活性炭材料层中的活性炭材料如活性炭、活性炭纤维等材料不仅具有物理吸附作用，而且因表面具有羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等活性基团，还能选择性吸附有机气溶胶。所述活性炭材料优选为活性炭。有机多孔材料吸附层为聚酯类有机多孔吸附材料层。

进一步的，所述辐射屏蔽层与所述氡气吸附材料层可拆连接。通过可拆卸连接结构将氡气吸附材料层与辐射屏蔽层连接便于对吸附饱和的氡气吸附材料层进行更换，降低维护成本。

进一步的，所述可拆连接为魔术贴连接或磁性连接。

进一步的，所述磁性连接通过固定在辐射屏蔽层上第一磁性材料层和固定在氡气吸附材料层上的第二磁性层实现；所述第一磁性材料层和第二磁性材料中至少一层为永磁材料层。永磁材料层能够为氡气吸附材料层在辐射屏蔽层上连接提供强大的附着力，同时又能够非常方便地进行剥离更换，实现氡气吸附材料层的循环利用，从而降低氡气治理成本。

所述第一磁性材料层和第二磁性材料层的磁性材料均为铁磁性材料。所述铁磁性材料可任选为现有的铁磁性材料，如Fe，Co，Ni元素及其合金,稀土元素及其合金,以及一些Mn的化合物。

所述辐射屏蔽层中的辐射屏蔽材料为铁、铁的氧化物、铅、铅的氧化物、钨、钨的氧化物、硼、硼的氧化物、铝、铝的氧化物中的一种或任意组合。对于高能射线来说，辐射阻止本领和介质的原子序数成正比，重元素介质中的辐射能量损失比轻元素介质中的辐射能量损失要大得多，铅和钨对于大原子序数的元素来说性价比和实用价值均比较高，因此，所述辐射屏蔽材料优选为铅、铅的氧化物、钨、钨的氧化物一种或任意组合。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的氡气防护材料的示意图；

图2为本实用新型的实施例2的氡气防护材料的示意图；

其中，1-氡气阻隔材料层，2-辐射屏蔽层，3-氡气吸附材料层，4-第一磁性材料层，5-第二磁性材料层，6-多孔材料吸附层，7-梯度纤维过滤层，8-静电吸附层。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例1

本实施例的氡气防护材料，如图1所示，包括氡气阻隔材料层1、涂覆在氡气阻隔材料层1上的辐射屏蔽层2、与辐射屏蔽层2磁性连接的氡气吸附材料层3；氡气阻隔材料层1、辐射屏蔽层2和氡气吸附材料层3在厚度方向依次设置；辐射屏蔽层2在远离氡气阻隔材料层1的一面涂覆有第一磁性材料层4；

氡气吸附材料层3包括在厚度方向上依次层叠的多孔材料吸附层6和梯度纤维过滤层7；梯度纤维过滤层7为孔梯度纤维过滤层，是将三层孔径各不相同的玻璃纤维棉按照孔径由大到小的次序堆叠后采用针刺工艺复合形成，梯度纤维过滤层7孔径较小的一面朝向多孔材料吸附层6粘贴在一起；在本实用新型的氡气防护材料的其他实施例中，还可以选择两层或多于3层的玻璃纤维制成的梯度纤维过滤层；

多孔材料吸附层6在远离梯度纤维过滤层7的一面粘贴有第二磁性材料层5；

氡气吸附材料层3通过第一磁性材料层4、第二磁性材料层5与辐射屏蔽层2磁性连接；

氡气阻隔材料层1为聚氨酯涂层，是将聚氨酯涂料涂覆在需要防护的建筑物或仪器设备上，干燥形成；聚氨酯涂层结构致密，能够起到较好的氡气阻隔作用，并且无需破坏建筑物或仪器设备表面；

辐射屏蔽层2是在水性涂料中加入钨粉、铅粉和一氧化铅后涂覆在氡气阻隔材料层上干燥形成；

第一磁性材料层4是在水性涂料中加入铁粉后涂覆在辐射屏蔽层上形成；第一磁性材料层和辐射屏蔽层采用的水性涂料均可以为环保水性涂料；

第二磁性材料层5为永磁材料层，分为多块，各块分设于多孔材料吸附层的多处，各块均为直径10mm，厚度为1mm的强磁铁，可以牢固地吸附在第一磁性材料层上；

多孔材料吸附层6是在无纺布上涂覆活性炭得到的活性炭多孔材料层，厚度约1mm；

梯度纤维过滤层7为梯度玻璃纤维过滤层，厚度约1mm。

本实施例的氡气防护材料在制备时，首先将需要防护的建筑表面(如地下建筑表面、地表防空避难建筑内表面、天然石材建筑内表面等)或仪器设备表面清洁干净，将不需要防护的区域进行遮盖，然后将聚氨酯涂料涂覆在需要防护的区域，干燥后，在需要建筑物防护的区域上形成聚氨酯涂层；然后将钨粉、铅粉和一氧化铅粉加入水性涂料中涂覆在聚氨酯涂层上，干燥后在聚氨酯涂层上形成辐射屏蔽层；再将铁粉加入水性涂料中涂覆在辐射屏蔽层上，干燥后在辐射屏蔽层上形成第一磁性材料层；在制备聚氨酯涂层、辐射屏蔽层以及第一磁性材料层时进行涂覆的方式可独立选自滚涂、刷涂、喷涂中的任意一种。

将梯度纤维过滤层的孔径较小的一面朝向多孔吸附材料层粘贴在一起即得到氡气吸附材料层，然后多孔材料吸附层远离梯度纤维过滤层的一面粘贴多块强磁铁形成第二磁性材料层。

本实施例的氡气防护材料在使用时，按照上述方法在需要进行氡气防护的区域依次制备聚氨酯涂层、辐射屏蔽层和第一磁性材料层，然后将氡气吸附材料层裁剪成需要进行防护的区域的形状并利用粘贴在其上的第一磁性材料层吸附在第一磁性材料上，实现氡气吸附材料层在第一磁性材料层上的可拆连接。当氡气吸附材料层达到氡气吸附饱和后，将吸附饱和的氡气吸附材料层取下，根据需要防护区域的形状裁剪新的氡气吸附材料层进行更换，并对吸附饱和的氡气吸附材料层进行无害化处理。

本实施例的氡气防护材料，在梯度纤维过滤层和活性多孔材料层的协同过滤、吸附作用下，能够把0.05～100μm粒径范围的气溶胶完全吸附，并使其附着于吸附层上。对于小于0.05μm的微粒，由于其特有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，氡气吸附材料层无法进行完全过滤吸附，因此，将本实用新型的材料用于仪器设备的氡气防护时，聚氨酯涂层进行进一步对痕量的超细纳米微粒的完全阻隔。

在氡气防护材料的其他实施例中，还可以将实施例1中的聚氨酯涂层替换为环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种形成的涂层或环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯中至少一种和聚氨酯组合形成的涂层，并将实施例1中在制备辐射屏蔽层时采用的钨粉、铅粉和一氧化铅替换为铁、铁的氧化物、铅、铅的氧化物、钨、钨的氧化物、硼、硼的氧化物、铝、铝的氧化物中的一种或任意组合。

在氡气防护材料的其他实施例中，还可以在实施例1中采用的聚氨酯涂料中添加纳米材料和片状粉体材料，通过堆积效应和片层密封效应，进一步增强阻隔层对超细微气溶胶的阻隔。

实施例2

本实施例氡气防护材料中，如图2所示，与实施例1的氡气防护材料的区别仅在于：氡气吸附材料层3包括在厚度方向上依次层叠的多孔材料吸附层6、静电吸附层8和梯度纤维过滤层7，梯度纤维过滤层7孔径较小的一面朝向静电吸附层8粘贴在静电吸附层8的一面，多孔材料吸附层7粘贴在静电吸附层的另一面。静电吸附层8的为驻极体纤维层，能够进一步降低地下空间内部氡气的含量。多孔吸附材料层6以及梯度纤维过滤层7与实施例1相同。

在本实用新型的氡气防护材料的其他实施例中，还可以将实施例1或实施例2中氡气防护材料的第一磁性材料层和第二磁性材料层省去。使用时，将氡气吸附材料层的多孔材料吸附层的朝向辐射屏蔽层用胶粘剂进行粘贴固定。

实施例3

本实施例的氡气防护材料，将实施例1中的第一磁性材料层和第二磁性材料层分别替换为魔术贴毛面、魔术贴勾面或分别替换为魔术贴毛面、魔术贴勾面。

Claims (9)

1.一种氡气防护材料，其特征在于：包括氡气阻隔材料层和辐射屏蔽层。

2.根据权利要求1所述的氡气防护材料，其特征在于：所述氡气阻隔材料层为高分子材料涂层。

3.根据权利要求1所述的氡气防护材料，其特征在于：还包括氡气吸附材料层；所述氡气吸附材料层、辐射屏蔽层和氡气阻隔材料层在厚度方向上依次设置。

4.根据权利要求3所述的氡气防护材料，其特征在于：所述氡气吸附材料层包括在厚度方向上依次层叠的梯度纤维过滤层和多孔材料吸附层；

所述多孔材料吸附层位于梯度纤维过滤层和辐射屏蔽层之间；

所述梯度纤维过滤层为孔梯度纤维过滤层，所述孔梯度纤维过滤层孔径较小的一面朝向所述多孔材料吸附层。

5.根据权利要求3所述的氡气防护材料，其特征在于：所述氡气吸附材料层包括在厚度方向上依次层叠的梯度纤维过滤层、静电吸附层和多孔材料吸附层；

所述多孔材料吸附层位于梯度纤维过滤层和辐射屏蔽层之间；

所述梯度纤维过滤层为孔梯度纤维过滤层，所述孔梯度纤维过滤层孔径较小的一面朝向所述静电吸附层。

6.根据权利要求4或5所述的氡气防护材料，其特征在于：所述多孔材料吸附层为活性炭材料吸附层。

7.根据权利要求3~5中任意一项所述的氡气防护材料，其特征在于：所述辐射屏蔽层与所述氡气吸附材料层可拆连接。

8.根据权利要求7所述的氡气防护材料，其特征在于：所述可拆连接为魔术贴连接或磁性连接。

9.根据权利要求8所述的氡气防护材料，其特征在于：所述磁性连接通过固定在辐射屏蔽层上第一磁性材料层和固定在氡气吸附材料层上的第二磁性层实现；所述第一磁性材料层和第二磁性材料中至少一层为永磁材料层。

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