DE112009002123B4 - Bleifreier Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines bleifreien Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoffes, dessen Matrixmaterial Gummi ist, aus den folgenden Komponenten in den folgenden Gewichtanteilen:Gummi 50–100 Wolfram 20–260 Organische Komplexe der Seltenen Erden 20–300 Silankupplungsmittel 0,5–10 Anorganische Verbindungen der Seltenen Erden 20–500 Enthärtungsmittel 2–30 Zinn 20–500 Vernetzungsmittel 2–15 Wismut Element oder anorganische Verbindungen von Wismut 20–550 In-situ-Reaktionsinitiator 0,2–3 Wismutsalze der ungesättigten Carbonsäuren 20–230, wobei die anorganischen Verbindungen der Seltenen Erden Oxide der Seltenen Erden sind, Chloride der Seltenen Erden, Carbonate der Seltenen Erden, Hydride der Seltenen Erden und Hydroxide der Seltenen Erden sind, die verwendeten Elemente der Seltenen Erden aus ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft einen komplett bleifreien Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff, der aus einer Mischung von Metallen Seltener Erden sowie anderen Metallen und deren Verbindungen besteht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffes.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei der Erfindung handelt es sich um die Herstellung eines Polymerverbundwerkstoffes für die Röntgenabschirmungs-Gummimischung, der hohe Abschirmungswirkung besitzt, bleifrei, leicht und weich ist und gute mechanische Eigenschaften hat. Dieser Polymerverbundwerkstoff wird für medizinische Röntgendiagnostik-Maschinen, Röntgenbeugung, Strahlungssender und andere Teil der Elektronenmikroskopie sowie zum Schutz von Personal an Orten, an denen Röntgenstrahlung erzeugt wird, verwendet.
  • Die Entwicklung, Produktion und Anwendung der vor Strahlung schützenden Materialien sind der Schwerpunkt der Arbeit des zivilen Schutzes der Gesundheit, welche auch eine im Bereich der Kernenergie und in militärischen Gebieten eine wichtige Komponente des Strahlenschutzes ist. Für eine lange Zeit hatte in China in großer Anzahl das Radiologiepersonal, das bei der medizinischen Diagnostik und der interventionellen Behandlung von Herz mit Röntgen (Röntgengerät, CT-Gerät) arbeitete, die schlechtesten Schutzbedingungen. Dieses Personal benötigt in großer Zahl hochwertige und leichte Strahlungsschutzkleidung. Grundlagenforschungen aller Art und industrielle Techniken um die Kernenergie und radioaktive Anwendungen entwickeln sich im einundzwanzigsten Jahrhundert mit einer raschen Tendenz (z. B. Kernkraftwerke). Dies stellt für die Abschirmung von Gebäuden, Geräten usw. sowie den persönlichen Schutz eine höhere Anforderung dar. Auch auf dem Gebiet der Raumfahrt gibt es wichtige Anwendungen für Strahlungsschutzmaterialien. Hierbei benötigen z.B. die Erkundung des Mondes/Mars, Mond-Raumsonden, Astronautenkleidung für intravehikulares Arbeiten sowie extravehikulare Weltraumspaziergänge hoch effizienten Strahlungsschutz.
  • Traditionelle Strahlungsabschirmungsmaterialien sind hauptsächlich Verbundwerkstoffe der Polymermatrix, deren strahlungsabsorbierender Bestandteil das Blei ist. Die Ordnungszahl von Blei ist 82. Es hat gute Energieabsorptionseigenschaften und für Röntgen-Photonen der hohen und niedrigen Energie sowie γ-Strahlen-Photonen eine sehr hohe Dämpfungsfähigkeit. Allerdings können die Gefahren, die Blei enthaltende Materialien haben, nicht ignoriert werden. Als ein wichtiges Material im Gebiet des Strahlungsschutzes ist die Menge an Blei und dessen Verbindungen erheblich. In China erreicht die Menge an Blei und dessen Verbindungen alleine in medizinischen Schutzkleidungen schon 1.000 t/a. Die Menge an Blei und dessen Verbindungen erreicht bei anderen Dingen wie Schutzleiterwänden, Bleiplatten, Bleiglas, bleihaltigen Farben, schützenden Baumaterialien usw. bis zu mehr als 10.000 Tonnen. Falls diese Produkte die Nutzungsdauer überschreiten, beeinträchtigen deren Abfälle die menschliche Gesundheit und Umwelt ernsthaft. Um die abschirmende Wirkung zu erreichen, ist der Anteil des Bleis häufig groß. So beträgt z. B. bei einer Schutzkleidung mit einem Gewicht von etwa 7,5 kg der Anteil des Bleis 80 %. Die extrem hohe Bleikonzentration birgt selbstverständlich große Gefahren. Blei tritt in den Körper durch verschiedene Wege ein und schädigt dabei den Anwender. Die Produkte, die die Nutzungsdauer überschreiten, werden grundsätzlich auf Deponien entsorgt. Blei mit hoher Konzentration dringt dabei allmählich in die Erde ein und verschmutzt das Wasser. Noch gravierender ist, dass die Umgebung der Produktionsstätten für Blei enthaltende Materialien sehr schlecht ist. Bei starker Scherung und Drehung der mechanischen Ausrüstung fliegt das Bleipulver und dessen Verbindungen überall hin. Es haftet sehr einfach an den Augen, der Nase und dem Mund des Bedienpersonals und tritt in die Atemwege und den Verdauungstrakt ein. In dieser Betriebsumgebung ist es schwer, das Eindringen von Blei zu vermeiden, auch wenn die Schutzmaßnahmen sehr gut sind.
  • Bei der Abschirmung ist das Blei auch fehlerhaft. Die K-Schicht von Blei hat eine Absorptionskante von 88 keV, die für Teilchen, deren Strahlungsenergie ≥ 88 keV ist, eine gute Absorptionsfähigkeit darstellt. Gleichzeitig hat die L-Schicht von Blei eine Absorptionskante von 13 keV, die für Photonen, deren Energie ≥ 13 keV ist, bei der Absorption der Teilchen auch eine gewisse Rolle spielt. Aber diese Absorptionsfähigkeit nimmt mit der erhöhten Strahlungsenergie schnell ab. Wenn die Strahlungsenergie 40 keV erreicht, ist die Aufnahmekapazität der L-Schicht schon sehr schwach. Diese Ergebnisse zeigen, dass die traditionellen Bleiabschirmungsmaterialien für die 40–88 keV Strahlungsteilchen eine sehr schwache Aufnahmekapazität haben. In der Regel wird 130 kVp und weniger in einer medizinischen Röntgenröhre mit Spannung erzeugten Energie genau in dem 40–88 keV Energiebereich liegen. Es ist daher offensichtlich ein Fehler, Blei als Strahlungsabsorptionsmaterial für Röntgenstrahlung mit einem solchen Energiebereich zu nutzen.
  • Die Forschung der bleifreien Abschirmungsmaterialien wird jetzt verstärkt. Die Verwendung von Cu, Sn, Sb, I, Ba und anderen Elemente ersetzt das Blei. Einige neue Technologien wurden schon patentiert und einige neue Produkte sind auch schon auf den Markt gekommen. Allerdings sind die vorteilhaften Eigenschaften der vorhandenen, bleifreien Abschirmungsmaterialien noch nicht ausreichend. Es gibt noch Probleme, die vorhandene Abschirmungsfunktion des Bleis zu ersetzen. Von den vorhandenen, bleifreien Materialien werden hauptsächlich Cu, Sn, Sb, I, Ba und andere Elemente benutzt. Die Energieaufnahme der K-Schicht der Elemente Cu, Sn, Sb und I sind jeweils 9,0, 29,2, 30,5 und 33,1 keV. Dies liegt weit unter der Grenze (40 keV) des schwachen Absorptionsbereiches von Blei (40–88 keV Strahlung), deshalb können alle diese Elemente nicht sehr gut den schwachen Absorptionsbereich von Pb ergänzen. Das Element Ba ist chemisch aktiv und kann nicht als Element und nur als Verbindung verwendet werden. In den Verbindungen von Ba hat BaO den höchsten Gewichtsanteil von Ba. BaO ist aber sehr stark alkalisch und hat eine sehr giftige chemische Eigenschaft. Außerdem ist BaO teuer, wodurch der Anwendungswert abnimmt.
  • Um dieses Problem zu lösen und komplett bleifrei eine abschirmende Wirkung zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Mischung aus Seltenen Erden statt Blei vor. Gleichzeitig werden die Metalle Zinn, Wismut, Wolfram und deren Verbindungen als Hauptmaterialien der Abschirmung dazugegeben und dann mit dem polymeren Material (Gummi, Kunststoff usw.) gemischt. Diese Zusammensetzung kann im Energiebereich von 40–170 kVp eine vollständige Abschirmung schaffen (bei Abschirmung der oben genannten Röhrenspannung in verschiedenen Bereichen ist die Abschirmungsleistung der Abschirmungsmaterialien mit 2 mm Dicke gleich oder höher als das der reinen Bleiplatten. Dies ist ein gemeinsamer nationaler und internationaler Standard.) Die Gründe für die Auswahl der gemischten Seltenen Erden sind wie folgt: (1) Metalle der Seltenen Erden besitzen eine hohe Energieebene, und die absorbierende Röntgenstrahlungsenergie kann im Übergang zwischen der 4f-Konfiguration dissipieren. (2) Bei Elementen der Seltenen Erden nehmen deren Absorptionskanten der K-Schicht mit der erhöhten Ordnungszahl der Elemente schrittweise ab, d.h. von 38,9 keV bei La zu 63,3 keV bei Lu, und liegen alle im idealen Bereich, welcher den schwachen Absorptionsbereich von Pb ergänzt. (3) Weil bei Elementen der Seltenen Erden verschiedene Elemente verschiedene Absorptionskanten der K-Schicht besitzen, ist der abgedeckte Absorptionsenergiebereich derer Teilchen auch nicht gleich. Dies resultiert daher in schrittweiser Abdeckung, so dass die Teilchenabsorption der Elemente der Seltenen Erden fast den schwachen Absorptionsbereich von Pt komplett bedecken. Darüber hinaus kann die Mischung aus Wismut und dessen Verbindungen mit höherer Ordnungszahl und Wolfram und dessen Verbindungen die Abschirmungsfähigkeit des Hochenergiebereiches (130–170 kVp) weiter erhöhen. Zugabe von Zinn und dessen Verbindungen mit einer relativ niedrigen Ordnungszahl kann die Abschirmungsfähigkeit des Niedrigenergiebereiches (vor allem 40–80 kVp) erhöhen. Daher erhält man einen komplett bleifeien Verbundwerkstoff, der im 40–170kVp Energiebereich vollständig abschirmt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden für den wichtigen Abschirmungsenergiebereich (70–130 kVp) die Materialien der Seltenen Erden und für den wichtigen Abschirmungsenergiebereich (130–170 kVp) das Wismutmaterial verwendet. Durch die Einführung von ungesättigten Liganden mit Doppelbindungen wird eine organische Modifizierung durchgeführt, um eine hohe Dispersion der abschirmenden Materialien in der Polymermatrix und eine gute Verträglichkeit der Grenzflächen zu erzielen. Dadurch werden eine bessere Abschirmungsleistung und gute mechanische Eigenschaften erreicht.
  • In den russischen Patenten RU2054439 und RU2028331 sind mit anorganischen Seltenerdoxid-Füllstoffen modifizierte Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoffe veröffentlicht. Allerdings gibt es, weil die Vereinbarkeit der anorganischen Seltenen Erden (Seltenerdoxide) mit der Gummimatrix schlecht ist, einfache Hohlräume an der Schnittstelle mit der Polymermatrix. Diese Lücken können bei den Hochenergiestrahlungen sehr leicht durchquert werden, sogar Leckstrahlung kommt vor. Zusätzlich wurde auch entdeckt, dass die Gesamtleistungen der Verbundwerkstoffe erheblich reduziert wird, wenn eine große Zahl von anorganischen Seltenen Erden und dem Metall Wismut (und dessen anorganischen Verbindungen) direkt in der Polymermatrix hinzugeführt werden.
  • Weitere Blei-Ersatzmaterialien für Strahlenschutzzwecke sind aus DE 10 2004 001 328 A1 , DE 10 2004 015 613 A1 , DE 199 55 192 C2 , DE 10 2006 028 958 B4 , WO 2009 046 607 A1 und US 4 563 494 bekannt.
  • Zu diesem Zweck werden in der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung von Seltenen Erden und Wismut Material auf solchem Wege verwendet, dass die anorganischen Verbindungen und ungesättigten, organischen Komplexe dieser beiden Metallmaterialien genutzt werden. Zum Beispiel werden Seltene Erden, um hohe Abschirmung, hohe Dispersion und hohe Leistung zu erreichen, in zwei Teile geteilt. Ein Teil besteht aus anorganischen Verbindungen Seltener Erden und wird dann durch Oberflächenmodifizierung mit der Polymermatrix vermischt. Der andere Teil besteht aus ungesättigten, organischen Seltenerdmetallkomplexen und wird durch In-situ-Reaktion mit der Polymermatrix vermischt. Bei der Verwendung von Wismut stimmt die Situation mit den Seltenen Erden überein.
  • Der In-situ-Reaktionsmechanismus, den die Erfindung beinhaltet, liegt im Design und der Synthese von reaktiven, ungesättigten Doppelbindungen enthaltenden, organischen Metallsalzen und der Vermischung selbiger mit der Polymermatrix unter gleichzeitiger Hinzufügung einer Spur von Vernetzungsmittel (z.B. Peroxid). Peroxide werden in der Umgebung von hoher Temperatur bei der Herstellung des Verbundwerkstoffes zersetzt und produzieren freie Radikale, die das ungesättigte, organische Monomer der Metall-Komplexe selbst zu dem Polymer führen. Diese Polymere besitzen eine schlechte Vereinbarkeit mit der Matrix, fallen leicht aus der Matrix heraus, und kommen bei der Aggregatbildung der organischen Metallsalzpolymer-Nanopartikel (40–100 nm) vor. Darauf nimmt die Monomerkonzentration der organischen Metallkomplexe in der Matrix ab, was zu einem Ungleichgewicht der Diffusion führt. Die organischen Komplexmonomere der Seltenen Erden können dann weiterhin von der Oberfläche der organischen Partikel der Seltenen Erden in die Matrix umwandeln und gewährleisten damit die In-situ-Polymerisation. Die Umsetzung der In-situ-Reaktion führt dazu, dass die dispergierte Elementephase in der Matrix auf der Nano- und Mikro-Ebene dispergierte Teilchen bilden. Daher werden starke chemische Bindestrukturen gebildet, die sowohl die Röntgenabschirmungsleistung der Seltenen Erden und anderer Elemente als auch die hervorragenden, physikalischen und mechanischen Eigenschaften der konventionellen Matrix-Polymermaterialien besitzen. Diese erreichen einen hohen Anteil und eine hohe Dispersion des Abschirmungsfüllstoffes sowie eine hohe Festigkeit und hohe Abschirmung der Verbundwerkstoffe.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung schlägt gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Herstellung eines bleifreien Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoffes bzw. gemäß Anspruch 10 einen bleifreien Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff vor, wobei das Blei durch eine Mischung Metalle Seltener Erden ersetzt ist. Gleichzeitig werden die Metalle Zinn, Wolfram, Wismut und deren Verbindungen als abschirmende Hauptmaterialien hinzugegeben, und die Mischung mit dem Polymerverbundwerkstoff hergestellt, die im Energiebereich 40–170 kVp die vollständige Abschirmung erzeugen kann. Mischungen von Elementen der Seltenen Erden schirmen hauptsächlich die Energie im Bereich 70–130 kVp ab, Mischungen von den Metallen Wolfram, Wismut und deren Verbindungen schirmen hauptsächlich die Energie im Bereich 130–170 kVp ab, und Mischungen vom Metall Zinn und dessen Verbindungen schirmen hauptsächlich die Energie im Bereich 40–80 kVp ab. Daher erhält man im 40–170 kVp Energiebereich vollständig abschirmende und komplett bleifreie Verbundwerkstoffe. Beim Einsatz von Metallen Seltener Erden und Wismutmaterial wird eine anorganische Verbindung dieser beiden Metalle zusammen mit ungesättigten, organischen Komplexen in In-situ-Reaktion mit der Polymermatrix vermischt. Dies lässt die dispergierte Phase von Abschirmungselementen in der Matrix das dispergierte Teilchen der Nano-Micron-Ebene formen. Daher werden starke chemische Bindestrukturen gebildet, die sowohl die Röntgenabschirmungsleistung der Seltenen Erden und anderer Elemente als auch die hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften der konventionellen Matrix-Polymermaterialien besitzen. Diese erreichen einen hohen Anteil und hohe Dispersion des Abschirmungsfüllstoffes sowie eine hohe Festigkeit und hohe Abschirmung der Verbundwerkstoffe.
  • Zur Herstellung von erfindungsgemäßem, komplett bleifreiem Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff können die häufig verwendeten gummiverarbeitenden Maschinen wie die Mischmaschine, der Banbury-Mixer usw. benutzt werden.
  • Die Komponenten und deren Gewichtanteile sind:
    Gummi 50–100
    Wolfram 20–260
    Organische Komplexe der Seltenen Erden 20–300
    Silankupplungsmittel 0,5–10
    Anorganische Verbindungen der Seltenen Erden 20–500
    Enthärtungsmittel 2–30
    Zinn 20–500
    Vernetzungsmittel 2–15
    Wismut Element oder anorganische Verbindungen von Wismut 20–550
    In-situ-Reaktionsinitiator 0,2–3
    Organische Komplexe von Wismut 20–230
  • Das verwendete Gummi enthält natürliches und synthetisches Gummi. Synthetisches Gummi ist hauptsächlich EPDM, SBR, Nitril-, Acryl-Kautschuk, hydrierter Nitrilkautschuk.
  • Die folgenden verwendeten Abschirmungsmittel sind alle Mikronpulver.
  • Die organischen Komplexe der Seltenen Erden sind die Seltenen Erdensalze der ungesättigten Carbonsäuren (einschließlich der Seltenen Erdensalze des Acryls, die Seltenen Erdensalze der Methacrylsäure und die Seltenen Erdensalze der Undecylensäure). Die verwendeten Elemente der Seltenen Erden bestehen aus 16 Elementen von Lanthanoid (außer Promethium).
  • Die anorganischen Verbindungen der Seltenen Erden sind Oxide der Seltenen Erden, Chloride der Seltenen Erden, Carbonate der Seltenen Erden, Hydride der Seltenen Erden und Hydroxide der Seltenen Erden. Die verwendeten Elemente der Seltenen Erden bestehen aus 16 Elementen von Lanthanoid (außer Promethium).
  • Die chemischen Formen des Zinns sind Metallelemente oder Zinnoxide, Zinnchloride, Zinnsulfide, Zinnfluoride.
  • Die anorganischen, chemischen Formen des Wismuts sind Wismutoxide und Wismutsulfide.
  • Die organischen Komplexe des Wismuts sind Wismutsalze der ungesättigten Carbonsäuren (einschließlich der Wismutacrylate, Wismutmethacrylate und Wismutundecylenate).
  • Die chemischen Formen des Wolframs sind Metallelemente oder Wolframkarbide, Wolframsulfide, Wolframsäuresalze und Wolframhalogen.
  • Silankupplungsmittel sind Bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfid (Si69), Vinyltriethoxysilan (A-151) oder γ-Aminopropyltriethoxysilan (KH550).
  • Die Enthärtungsmittel des Erdöls sind kettiges Alkanöl, Aroma-Öl oder Maschinenöl.
  • Die synthetischen Weichmacher sind Dibutylphthalat, Dioctylphthalat oder epoxidiertes Sojaöl.
  • Die Vernetzungsmittel sind Schwefel und Peroxide oder Phenolharz. Wenn die Vernetzungsmittel Peroxide sind, können sie auch Initiator der In-situ-Reaktion sein. Wie im Beispiel 5 wirkt Isopropylbenzenperoxid gleichzeitig als Vernetzungsmittel und Initiator der In-situ-Reaktion. Allerdings lag die Höhe des Isopropylbenzenperoxids zwischen 2,2 und 18 Portionen, die Höhe liegt immer noch innerhalb des Bereichs der Portionen von Vernetzungsmittel und Initiator der In-situ-Reaktion zusammen. Initiator der In-situ-Reaktion sind Isopropylbenzenperoxid und Benzoylperoxid. Wenn das Vernetzungsmittel Schwefel ist, ist der zugegebene Promotor Thiazol-Promotor, Subsulfonamid-Promotor oder Thiuram-Promotor. Gleichzeitig werden Gewichtanteile von 1–5 Portionen Zinkoxid und 1–10 Portionen Stearinsäure hinzugegeben.
  • Bei der Herstellung des Verbundwerkstoffes wird Gummi mit Hilfsstoffen, organischen Komplexe der Seltenen Erden, dem Metall Zinn, anorganischen Verbindungen des Zinns, dem Metall Wismut, anorganischen Verbindungen des Wismuts, organischen Komplexen des Wismuts, dem Metall Wolfram, anorganischen Verbindungen des Wolframs usw. schrittweise im oben genannten Verhältnis gemischt. Dann wird die Mischung erhitzt und durch Vulkanisierung geformt, um den Verbundwerkstoff herzustellen. Im Einzelnen:
    Der erste Schritt: Das Gummi, die organischen Komplexe der Seltenen Erden und die organischen Komplexe des Wismuts und der Initiator der In-situ-Reaktion werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben und eine schnelle Scherung bei 130 °C durchgeführt. Die Reaktion dauert ca. 4 Minuten. In diesem Prozess laufen unter Induktion von freien Radikalen der Peroxidzersetzung die Selbst-Polymerisation in situ der organischen Komplex der Seltenen Erden, das Pfropfen und die Vernetzungsreaktionen mit dem Gummimatrix ab. Dann werden die Teilchen der organischen Komplexe der Seltenen Erden mit größerer Abmessung "geschält" und kleiner gemacht, wobei die Eigenschaft des Gummis verwendet wird, welches auch bei hohen Temperaturen immer eine hohe Verarbeitungsviskosität behalten kann. Somit erhöht sich die Verteilungshomogenität der organischen Komplexe der Seltenen Erden im Gummi. Nach der Fertigstellung der dynamischen In-situ-Polymerisation, der In-situ-Reaktion der organischen Komplexe der Seltenen Erden sowie der Dispersion wird der Latex getrennt. (Hinweis: Schwefel usw. dürfen in diesem Stadium nicht als Vernetzungsmittel und Hilfsstoff hinzugefügt werden.)
  • Der zweite Schritt: In der offenen Gummimischtechnik-Maschine werden Hilfsstoffe (z.B. Zinkoxid, Stearinsäure, Promotor), anorganische Verbindungen der Seltenen Erden, die Metalle Zinn, Wismut, Wolfram oder deren anorganische Verbindungen zu oben hergestellter, in doppelten Rolle gepackter Gummimischung hinzugegeben. Dieser Prozess wird bei Raumtemperatur vollzogen. Unter dualer Wirkung einer starken Scherung und hoher Viskosität von Gummi wird die effiziente Verteilung der oben genannten Stoffe gewährleistet. Die Zeitdauer beträgt 40 Minuten. Dann werden Silankupplungsmittel, Enthärtungsmittel und Vernetzungsmittel hinzugegeben. Schließlich wird die Gummimischung des zusammengesetzten Abschirmungsmaterials hergestellt. (Schwefel usw. werden als Vernetzungsmittel und Hilfsstoffe für Gummivernetzung in diesem Stadium hinzugegeben.)
  • Durch Tests mit Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurde folgendes festgestellt: Weil beim Herstellungsprozess In-situ-Zerstreuungstechniken für organischen Komplexen der Seltenen Erden und des Wismuts umgesetzt werden, obwohl Verbundwerkstoffe große Menge der Seltenen Erden und Wismut besitzen, können sich die organischen Komplexe der Seltenen Erden und des Wismuts jeweils relativ homolog im Matrixmaterial verteilen und sehr gut an die Oberfläche der Matrix ankleben. Dies wirkt sich positiv auf die Abschirmungsleistung aus. Wir haben aus den Fotos der TEM herausgefunden, dass die freien Radikale, die durch Zersetzung des Initiators der In-situ-Reaktion in Hochtemperaturumgebung bei der Herstellung der Verbundwerkstoffe produziert werden, ungesättigte, organische Monomere der Metall-Komplexe selbst zu dem Polymer führen. Diese Polymere kommen bei Aggregatbildung der organischen Metallsalzpolymer-Nanopartikeln mit 40–100 nm Durchmesser vor. Die Umsetzung der In-situ-Reaktion führt dazu, dass die dispergierte Elementephase in der Matrix dispergierte Teilchen in der Nano-Mikro-Ebene bildet. Daher werden starke chemische Bindestrukturen gebildet, die sowohl die Röntgenabschirmungsleistung der Seltenen Erden und anderer Elemente als auch die hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften der konventionellen Matrix-Polymermaterialien besitzen.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
  • DETAILLIERTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Beispiel 1:
  • 100 Portionen natürliches Gummi, 10 Portionen Praseodymacrylat, 10 Portionen Neodymacrylat, 20 Portionen Wismutundecylenat und 0,8 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten. In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 200 Portionen Dysprosiumoxid, 150 Portionen Samariumoxid und 150 Portionen Gadoliniumoxid hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 150 Portionen Metall Zinn, 80 Portionen Metall Wismut und 120 Portionen Metall Wolfram zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; danach werden 1,5 Portionen Promotor CZ zugegeben und für 2 Minuten gemischt; dann werden 10 Portionen naphthenhaltiges Öl gruppenweise hinzugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach wird 0,5 Portion Si69 zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Schließlich werden 3 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Der Promotor CZ ist N-Cyclohexyl-2-enzothiazolsulfenamid; Si69 ist Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid.
  • Beispiel 2:
  • 100 Portionen natürliches Gummi, 160 Portionen Gadoliniummethacrylat, 140 Portionen Neodymmethacrylat, 30 Portionen Wismutacrylat und 3 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 50 Portionen Samariumoxid, 80 Portionen Europiumoxid, 300 Portionen Zinnsulfid, 100 Portionen Wismutoxid und 260 Portionen Wolframkarbid hinzugefügt und für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Danach werden 1,8 Portionen Promotor CZ zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Dann werden 8 Portionen naphthenhaltiges Öl gruppenweise hinzugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 10 Portionen Vernetzungsmittel Si69 zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Schließlich werden 3 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 3:
  • 100 Portionen natürlicher Gummi, 100 Portionen Gadoliniummethacrylat, 80 Portionen Neodymmethacrylat, 50 Portionen Wismutmethacrylat und 1,4 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 200 Portionen Samariumoxid, 100 Portionen Gadoliniumoxid, 100 Portionen Zinnsulfid, 300 Portionen Wismutoxid und 220 Portionen Metall Wolfram zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Danach werden 2 Portionen Promotor CZ und 0,2 Portionen Promotor TT zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 12 Portionen naphthenhaltiges Öl gruppenweise hinzugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach wird 0,5 Portion Si69 zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Schließlich werden 3 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten. Der Promotor TT ist Tetramethylthiuramdisulfid.
  • Beispiel 4:
  • 50 Portionen Ethylen-Propylen-Gummi, 100 Portionen Samariumacrylat, 140 Portionen Wismutmethacrylat und 1,5 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 150 Portionen Terbiumoxid, 100 Portionen Samariumkarbid, 120 Portionen Zinnoxid, 80 Portionen Wolframkarbid und 20 Portionen Wismutoxid eine nach dem anderen zugegeben. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; danach werden 2 Portionen Promotor CZ und 0,2 Portionen Promotor TT zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Paraffinöl gruppenweise hinzugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 5 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Schließlich werden 6 Portionen Vernetzungsmittel Schwefel zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 5:
  • 50 Portionen Ethylen-Propylen-Gummi, 80 Portionen Samariumacrylat, 100 Portionen Wismutundecylenat und 1 Portion Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 80 Portionen Terbiumoxid, 100 Portionen Europiumoxid, 110 Portionen Metall Zinn, 80 Portionen Zinnoxid, 80 Portionen Wismutoxid und 100 Portionen Metall Wolfram eine nach anderen hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 2 Portionen Paraffinöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 1,2 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; schließlich werden 2 Portionen Vernetzungsmittel Dicumylperoxid zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 6:
  • 50 Portionen Ethylen-Propylen-Gummi, 150 Portionen Dysprosiumacrylat, 40 Portionen Wismutundecylenat und 0,8 Portion Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 100 Portionen Lutetiumoxid, 100 Portionen Samariumoxid, 200 Portionen Zinnoxid, 100 Portionen Wismutoxid und 120 Portionen Wolframkarbid eine nach dem anderen zugegeben. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Danach werden 2 Portionen Promotor CZ und 0,2 Portionen Promotor TT zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Paraffinöl gruppenweise hinzugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 5 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Schließlich werden 6 Portionen Vernetzungsmittel Schwefel zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 7:
  • 50 Portionen Ethylen-Propylen-Gummi, 150 Portionen Neodymacrylat, 100 Portionen Wismutacrylat und 1 Portion Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 80 Portionen Samariumchlorid, 80 Portionen Gadoliniumoxid, 120 Portionen Terbiumoxid, 110 Portionen Zinnflorid, 150 Portionen Metall Wolfram und 20 Portionen Wismutoxid eine nach dem anderen hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 10 Portionen Paraffinöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 1,2 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 2 Portionen Vernetzungsmittel Dicumylperoxid zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 8:
  • 100 Portionen Acryl-Gummi, 150 Portionen Europiumacrylat, 230 Portionen Wismutmethacrylat und 2,5 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 100 Portionen Cerkarbonat, 200 Portionen Europiumoxid, 200 Portionen Terbiumoxid, 100 Portionen Metall Zinn, 150 Portionen Metall Wolfram und 30 Portionen Wismutoxid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann wird noch 1 Portion Trientin zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Dazwischen werden gleichzeitig 20 Portionen Dibutylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 1,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 2 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 9:
  • 100 Portionen Acryl-Gummi, 200 Portionen Ceracrylat, 30 Portionen Wismutacrylat und 0,8 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 80 Portionen Praseodymoxid, 80 Portionen Gadoliniumoxid, 80 Portionen Terbiumoxid, 500 Portionen Zinnsulfid, 100 Portionen Wismutoxid und 120 Portionen Wolframsulfid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann wird noch 1 Portion Trientin zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Dazwischen werden gleichzeitig 18 Portionen Dibutylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 2 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 10:
  • 80 Portionen Butyronitril-Gummi, 50 Portionen Dysprosiumacrylat, 30 Portionen Wismutmethacrylat und 0,2 Portion Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 200 Portionen Cerkarbonat, 200 Portionen Europiumoxid, 100 Portionen Terbiumoxid, 20 Portionen Metall Zinn, 230 Portionen Wismutoxid und 200 Portionen Wolframkarbid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 3 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor DM und 1 Portion Promotor D werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 4 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten. Der Promotor DM ist 2,2'-Dithiobis(benzothiazol) und der Promotor D ist 1,3-Difenylguanid.
  • Beispiel 11:
  • 80 Portionen Butyronitril-Gummi, 100 Portionen Samariumacrylat, 20 Portionen Wismutacrylat und 0,8 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 80 Portionen Cerkarbonat, 100 Portionen Gadoliniumoxid, 100 Portionen Terbiumkarbonat, 300 Portionen Zinnchlorid, 100 Portionen Wismutsulfid und 150 Portionen Wolframsulfid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor DM und 1 Portion Promotor D werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 4 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 12:
  • 80 Portionen Butyronitril-Gummi, 150 Portionen Europiumacrylat, 20 Portionen Wismutundecylenat und 1 Portion Benzoyloxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 150 Portionen Samariumhydroxid, 60 Portionen Gadoliniumoxid, 50 Portionen Terbiumkarbonat, 200 Portionen Metall Zinn, 80 Portionen Metall Wismut und 20 Portionen Metall Wolfram zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 3 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor DM und 1 Portion Promotor D werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 4 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 13:
  • 80 Portionen Butyronitril-Gummi, 150 Portionen Terbiumacrylat, 100 Portionen Samariummethacrylat, 150 Portionen Wismutmethacrylat und 3 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 200 Portionen Lanthanoxid, 100 Portionen Europiumoxid, 80 Portionen Metall Zinn, 150 Portionen Zinnfluorid, 100 Portionen Wolframoxid und 30 Portionen Wismutoxid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 3 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor DM und 1 Portion Promotor D werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 3 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 14:
  • 70 Portionen Butyronitril-Gummi, 20 Portionen Terbiumacrylat, 20 Portionen Samariummethacrylat, 40 Portionen Cermethacrylat, 40 Portionen Samariummethacrylat, 230 Portionen Wismutmethacrylat und 1,2 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das gemischte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. 200 Portionen Samariumoxid, 200 Portionen Ceroxid, 20 Portionen Metall Zinn, 100 Portionen Zinnoxid, 20 Portionen Wismutoxid und 100 Portionen Metall Wolfram werden hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 2 Portionen epoxidiertes Sojaöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 2,5 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 15 Portionen Phenolharz im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 15:
  • 70 Portionen Butyronitril-Gummi, 40 Portionen Ceracrylat, 20 Portionen Holmiumacrylat, 40 Portionen Gadoliniummethacrylat, 60 Portionen Samariumethacrylat, 150 Portionen Wismutmethacrylat und 2 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das gemischte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. 200 Portionen Samariumoxid, 150 Portionen Ceroxid, 100 Portionen Metall Zinn, 120 Portionen Zinnoxid, 100 Portionen Wismutoxid und 120 Portionen Metall Wolfram werden hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 10 Portionen Paraffinöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 3 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 15 Portionen Phenolharz im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 16:
  • 100 Portionen Butyronitril-Gummi, 60 Portionen Samariumacrylat, 20 Portionen Terbiumacrylat, 60 Portionen Cermethacrylat, 80 Portionen Samariummethacrylat, 100 Portionen Wismutmethacrylat und 2 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das gemischte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. 150 Portionen Neodymoxid, 150 Portionen Ceroxid, 150 Portionen Metall Zinn, 120 Portionen Zinnoxid, 150 Portionen Wismutoxid und 150 Portionen Metall Wolfram werden hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 20 Portionen epoxidiertes Sojaöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 3 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 15 Portionen Phenolharz im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 17:
  • 100 Portionen Butyronitril-Gummi, 80 Portionen Neodymacrylat, 40 Portionen Terbiumacrylat, 80 Portionen Cermethacrylat, 100 Portionen Samariummethacrylat, 50 Portionen Wismutmethacrylat und 2 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das gemischte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. 100 Portionen Samariumoxid, 200 Portionen Ceroxid, 200 Portionen Metall Zinn, 100 Portionen Zinnoxid, 300 Portionen Wismutoxid und 180 Portionen Wolframkarbid werden hinzugefügt. Dazwischen werden gleichzeitig 20 Portionen epoxidiertes Sojaöl zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 2 Portionen KH550 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 2 Portionen Vernetzungsmittel Dicumylperoxid im Walzwerk zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 18:
  • 100 Portionen Styren-Butadien-Gummi, 80 Portionen Samariumacrylat, 100 Portionen Terbiummethacrylat, 30 Portionen Wismutmethacrylat und 2 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 110 Portionen Gadoliniumoxid, 100 Portionen Europiumoxid, 200 Portionen Zinnsulfid, 100 Portionen Metall Wismut, 20 Portionen Metall Wolfram und 100 Portionen Wolframsulfid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 4 Portionen Zinkoxid und 3 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor CZ und 0,1 Portionen Promotor TT werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 10 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 19:
  • 100 Portionen Styren-Butadien-Gummi, 200 Portionen Terbiumacrylat, 100 Portionen Gadoliniummethacrylat, 100 Portionen Wismutundecylenat und 1,6 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 10 Portionen Samariumoxid, 10 Portionen Europiumoxid, 150 Portionen Zinnoxid, 130 Portionen Metall Wismut, 20 Portionen Wismutoxid und 100 Portionen Metall Wolfram zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 2 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor CZ und 0,2 Portionen Promotor TT werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen A151 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 4 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
  • Beispiel 20:
  • 100 Portionen Styren-Butadien-Gummi, 50 Portionen Ceracrylat, 100 Portionen Europiummethacrylat, 80 Portionen Wismutacrylat und 0,8 Portionen Dicumylperoxid (Initiator der In-situ-Reaktion) werden gleichzeitig in einen Banbury-Mixer gegeben. Bei 130 °C unter schneller Scherung dauert die Reaktion ca. 4 Minuten, um den Masterbatch zu erhalten.
  • In der Gummimischtechnik-Maschine wird das hergestellte Gummi bei Raumtemperatur in eine doppelte Rolle gepackt. Gruppenweise werden 100 Portionen Gadoliniumoxid, 120 Portionen Ceroxid, 100 Portionen Zinnoxid, 550 Portionen Wismutoxid, 150 Portionen Metall Wolfram und 20 Portionen Wolframsulfid zugegeben. Dies wird für 20 Minuten gemischt. Dann werden noch 5 Portionen Zinkoxid und 3 Portionen Stearinsäure eine nach dem anderen zugegeben und für 2 Minuten gemischt; 2 Portionen Promotor CZ und 0,1 Portionen Promotor TT werden noch zugegeben und für 2 Minuten gemischt. Dazwischen werden gleichzeitig 30 Portionen Dioctylphthalat zugegeben und für 20 Minuten gemischt. Danach werden 2,5 Portionen Si69 zugegeben und für 2 Minuten gemischt; Schließlich werden 4 Portionen Schwefel im Walzwerk zugegeben und der Verbundwerkstoff wird durch Einvulkanisierung erhalten.
    Figure DE112009002123B4_0001
    Figure DE112009002123B4_0002
    Figure DE112009002123B4_0003
    Figure DE112009002123B4_0004
    Figure DE112009002123B4_0005
    Figure DE112009002123B4_0006
  • *In der Tabelle steht die Äquivalentmasse des Bleis für die Einheitsdicke des Verbundwerkstoffes gleich dem Dickewert des reinen Bleis. Je höher dieser Wert ist, je besser ist die Abschirmungsleistung.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines bleifreien Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoffes, dessen Matrixmaterial Gummi ist, aus den folgenden Komponenten in den folgenden Gewichtanteilen: Gummi 50–100 Wolfram 20–260 Organische Komplexe der Seltenen Erden 20–300 Silankupplungsmittel 0,5–10 Anorganische Verbindungen der Seltenen Erden 20–500 Enthärtungsmittel 2–30 Zinn 20–500 Vernetzungsmittel 2–15 Wismut Element oder anorganische Verbindungen von Wismut 20–550 In-situ-Reaktionsinitiator 0,2–3 Wismutsalze der ungesättigten Carbonsäuren 20–230,
    wobei die anorganischen Verbindungen der Seltenen Erden Oxide der Seltenen Erden sind, Chloride der Seltenen Erden, Carbonate der Seltenen Erden, Hydride der Seltenen Erden und Hydroxide der Seltenen Erden sind, die verwendeten Elemente der Seltenen Erden aus den 16 Elementen von Lanthanoid (außer Promethium) ausgewählt sind, die chemischen Formen des Zinns Metallelemente oder Zinnoxide, Zinnchloride, Zinnsulfide, Zinnfluoride sind, die anorganischen, chemischen Formen des Wismuts Wismutoxide und Wismutsulfide sind, die chemischen Formen des Wolframs Metallelemente oder Wolframkarbide, Wolframsulfide, Wolframsäuresalze und Wolframhalogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass, die organischen Komplexe der Seltenen Erden die Seltenen Erdensalze der Acrylsäuren und/oder Methacrylsäuren sind, wobei die Seltenen Erden aus den 16 Elementen von Lanthanoid (außer Promethium) ausgewählt sind, und das Verfahren einen ersten Schritt umfasst, in welchem von den Komponenten die Komponenten Gummi, Acrylate und/oder Methacrylate der Seltenen Erden, In-situ-Reaktionsinitiator und Wismutsalze der ungesättigten Carbonsäuren einer schnellen Scherung unter Selbst-Polymerisation in-situ der Acrylate und/oder Methacrylate der Seltenen Erden, Pfropfung und Vernetzung mit dem Gummi zur Herstellung eines Masterbatches unterzogen werden, und wobei das Verfahren einen zweiten Schritt umfasst, in welchem der Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff aus den übrigen vorgenannten Komponenten und dem Masterbatch hergestellt wird, wobei das Gummi natürliches und synthetisches Gummi ist, wobei synthetisches Gummi EPDM, SBR, Nitril-, Acryl-Kautschuk, hydrierter Nitrilkautschuk ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wismutsalze der ungesättigten Carbonsäuren die Wismutacrylate, Wismutmethacrylate oder die Wismutundecylenate sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Masterbatch Gewichtanteile von 0,5–3 Portionen Promotor hinzugegeben werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Promotor Thiazol-Promotor, Subsulfonamid-Promotor oder Thiuram-Promotor ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzungsmittel Schwefel, Peroxide oder Phenolharz sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silankupplungsmittel Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Vinyltriethoxysilan oder γ-Aminopropyltriethoxysilan sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der In-situ-Reaktionsinitiator Isopropylbenzenperoxid oder Benzoylperoxid sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Masterbatch Gewichtsanteile von 1–5 Portionen Zinkoxid und 1–10 Portionen Stearinsäure hinzugegeben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enthärtungsmittel des Erdöls kettiges Alkanöl, Aroma-Öl oder Maschinenöl sind oder dass der synthetische Weichmacher Dibutylphthalat, Dioctylphthalat oder epoxidiertes Sojaöl ist.
  10. Bleifreier Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff, erhalten durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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