一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺的制作方法

本发明涉及一种屏蔽材料，特别涉及一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺及其制备方法。

背景技术：

反应堆是核能源系统的核心部分，其中的核裂变(或聚变)会产生各种辐射射线如不同能级的中子、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线，对人体带来伤害，同时也会破坏环境。

研究表明，核电站的外照射线主要为γ射线，其主要来自核反应的裂变产物和被中子活化的管道及阀门，由于管道中活化腐蚀产物的出现，造成管道中放射性微粒的沉积，使控制区很多检修作业场所环境剂量偏高，增加了工作人员外照射剂量，一般采用屏蔽来解除。

为了防止或减少辐射射线给人们带来的危害，要进行辐射防护，而辐射防护主要依赖于防辐射屏蔽材料的性能和辐射屏蔽结构的优化设计。防辐射屏蔽材料主要是指对中子和γ射线等电离辐射有屏蔽作用的材料，其中重金属如铅、钨、衰变后的铀(238u)以及铁、镍等都是有效的γ射线减弱体，对快中子也有很好的慢化效果；而硼、石墨、富氢化合物(如水、重水)及高分子材料等则对中子的减弱或吸收更为有效，这些材料及其复合材料已大量应用于各种核反应堆屏蔽系统并发挥相当重要的作用。

目前，研发出一种高效、屏蔽效果高、能够均匀屏蔽的屏蔽服越来越受到人们的关注。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺。

具体的技术方案如下：

一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）材料预处理，将硼粉置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度110-130℃，真空度≤5pa，干燥时间20-25min；将碳化钨粉末置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度90-110℃，真空度≤2pa，干燥时间10-15min；

（2）制备屏蔽涂料，按照质量份数计，将液体丁腈橡胶50-80份、二氧化硅5-10份、硫酸钡4-9份、石墨1-3份、硼粉1-3份、碳化钨粉末1-3份、碳化硼1-3份、铅粉2-5份、铁粉2-5份投入到混炼机中进行混炼，混炼时间为1-3h，混炼温度为80-130℃，得到屏蔽涂料；

（3）面料涂覆，通过制备工装将屏蔽涂料涂覆在基层的上表面上，得到一层厚度为0.5-1mm的第一屏蔽层；再将第一屏蔽层进行吹风、烘干、uv固化后，得到屏蔽面料；

（4）对屏蔽面料进行正常裁剪缝合，制成屏蔽服。

进一步的，所述基层为铅棉。

进一步的，所述碳化钨粉末、硼粉、碳化硼的纯度均为99.8%。

进一步的，所述面料涂覆时用的制备工装，包括涂布设备以及烘干设备，所述烘干设备位于所述涂布设备顶部；

所述涂布设备包括涂布箱体，所述涂布箱体呈方形结构，所述涂布箱体内部一侧设置有涂布进口以及涂布出口，所述涂布进口以及涂布出口均呈方形结构，所述涂布进口处转动连接设置有第一换向辊，所述涂布出口处转动连接设置有第二换向辊，所述涂布箱体内部底部水平转动连接设置了一个涂胶辊，所述涂胶辊上方设置有第三换向辊，所述第三换向辊与第二换向辊在一个水平面上；屏蔽涂料放置于所述涂布箱体内部底部；

所述涂布箱体内部一侧侧壁上固定设置有吹风机构以及刮胶机构，所述吹风机构与所述刮胶机构在涂布箱体侧壁上呈竖直分布，所述吹风机构位于所述刮胶机构上方，

所述刮胶机构包括固定座、支撑杆以及刮胶杆，所述固定座呈c型板结构，所述固定座一侧顶端与底端与所述涂布箱体的侧壁固定连接，所述固定座另一侧连接支撑杆，所述支撑杆呈水平设置，所述支撑杆呈三排设置，每排三个支撑杆，每排支撑杆的一端固定连接一个刮胶杆，所述刮胶杆为一体式结构，包括刮胶杆本体以及刮胶凸起，所述刮胶杆本体呈圆柱体结构，所述刮胶凸起位于所述刮胶杆外侧顶部，所述刮胶凸起侧面呈竖直平面，所述刮胶凸起一侧与涂覆后的涂布接触；

所述吹风机构包括吹风管路、固定杆以及风机，所述风机固定设置于所述涂布箱体外部一侧，所述吹风管路为一体式结构，包括吹风主管、吹风连接管以及吹风分管，所述吹风主管一端连接所述风机，另一端穿过所述涂布箱体侧壁伸入至所述涂布箱体内部，所述吹风主管成水平设置；所述吹风连接管为“王”字型结构，所述吹风连接管一侧中心位置与所述吹风主管固定连接，另一侧与所述吹风分管固定连接，所述吹风连接管为竖直设置；所述吹风分管数量为9个，在所述吹风连接管上成3*3矩阵分布，所述吹风分管成水平设置，所述吹风分管一端设置有向外扩展的出风口，另一端与所述吹风连接管固定连接，风机开启时，风机产生的风经过吹风主管、吹风连接管、吹风分管的顺序吹向涂布；所述固定杆数量为四个，所述固定杆一端与所述吹风连接管固定连接，另一端与所述涂布箱体的内侧壁固定连接，所述固定杆呈水平设置，四个所述固定杆在所述吹风连接管一侧呈2*2均匀分布；

所述烘干设备包括烘干箱体，所述烘干箱体呈方形箱体结构，所述烘干箱体底部与所述涂布箱体顶部焊接连接，所述烘干箱体内部设置有分隔板，所述分隔板将烘干箱体内部分隔成上下两个相同腔室，底部为加热腔，上部为uv固化腔，所述加热腔一侧设置有进入口，另一侧内部转动连接设置有第四换向辊，所述uv固化腔一侧设置有排出口，所述排出口处转动连接设置有第六换向辊，所述uv固化腔另一侧转动连接设置有第五换向辊，所述第五换向辊位于所述第四换向辊上方位置；所述进入口、排出口、涂布进口以及涂布出口均位于同一侧；

所述加热腔内部底面上固定设置有加热台，所述加热台成方形板体结构，所述加热台上固定设置有电加热管；所述uv固化腔内顶部设置有紫外固化灯，所述紫外固化灯数量为16个，在所述uv固化腔内部顶板中心位置成4*4矩阵分布；

所述涂布箱体与所述烘干箱体连接处一侧竖直设置有一块连接板，所述连接板上转动设置有第七换向辊和第八换向辊，所述第七换向辊位于所述进入口外部一侧，所述第八换向辊位于所述涂布出口外部一侧。

进一步的，所述涂布箱体外部一侧上水平设置有一个支撑板，所述风机通过螺栓螺母固定安装于所述支撑板上，所述支撑板一端通过焊接与所述涂布箱体外部侧壁固定连接。

进一步的，所述涂布箱体底部呈倾斜设置，所述涂布箱体底部一侧最低处设置有涂料排出口；所述涂布箱体一侧上设置有涂料投入管，所述涂料投入管呈l型管体结构，所述涂料投入管顶部为上大下小的开口结构，所述涂料投入管底部一侧固定连接涂布箱体。

进一步的，所述涂布箱体上设置有观察窗。

进一步的，所述电加热管为“s”形结构。

进一步的，所述涂料排出口上设置有阀门。

进一步的，所述第七换向辊为与所述第八换向辊正上方位置。

本发明提及的制备工装使用流程如下：

1、待涂布的布料通过涂布入口进入涂布箱体，经过第一换向辊传向底部的涂胶辊，涂布箱体内部底部有屏蔽涂料，屏蔽涂料液面高度低于涂胶辊中心点，高于涂胶辊下底面，该液面高度可保障涂布单面涂覆，通过涂料投入管以及涂料排出口进行涂料液面高度调节；经过涂胶辊的作用，涂料涂覆于涂布表面。

2、涂覆完成后自涂胶辊传向第三换向辊，自下而上的过程中，通过三排刮胶杆将多余的涂料刮去，刮胶后经过吹风机构，自吹风风管出风口吹出风，将涂布初步吹干，吹干后经过第二换向辊送至涂布出口，完成涂布工序。

3、涂布工序后按顺序经过连接板上的第八换向辊以及第七换向辊，再从烘干箱体的进入口进入加热腔，通过加热腔底部的电加热管进行加热烘干，再经过第四换向辊离开加热腔，随后通过第五换向辊进入uv固化腔，通过uv固化腔顶部的紫外固化灯进行uv固化，最后通过第六换向辊送至烘干箱体的排出口，完成烘干固化工序。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

采用特殊的屏蔽涂料配方，独特添加硫酸钡、硼粉、碳化钨粉末、碳化硼、铅粉能有效提升面料的中子和γ射线等电离辐射有屏蔽作用，硫酸钡与碳化钨针对γ射线有较高的屏蔽作用，硼粉、碳化硼有着很好的中子吸收作用，该配方大幅提升屏蔽面料的屏蔽效果，采用具有极好电离辐射屏蔽效果的铅棉作为涂布基层，使用效果好。

根据特殊的制备涂覆工艺针对性研发新型的制备工装，有效针对涂覆、吹风、烘干、uv固化工艺进行设计，本发明中的制备工装设计合理，操作方便，使用效果佳。集成化结构设置，一次性完成多种工序，无需人为进行多项工作，也不需要转移涂布，大大减少劳动力，降低生产成本。

附图说明

图1为制备工装内部结构图。

图2为涂布设备内部结构图。

图3为涂布设备外部图。

图4为烘干设备内部结构图。

图5为刮胶机构俯视图。

图6为吹风机构a向示意图。

图7为电加热管在加热台上的分布示意图。

图8为紫外固化灯在uv固化腔内部顶板上的分布示意图。

附图标记

涂布设备1、涂布箱体2、涂布进口3、涂布出口4、第一换向辊5、第二换向辊6、涂胶辊7、第三换向辊8、屏蔽涂料9、涂料排出口10、涂料投入管11、阀门12、吹风机构13、吹风管路14、吹风主管15、吹风连接管16、吹风分管17、出风口18、固定杆19、风机20、支撑板21、刮胶机构22、固定座23、支撑杆24、刮胶杆25、刮胶杆本体26、刮胶凸起27；

烘干设备28、烘干箱体29、分隔板30、加热腔31、进入口32、第四换向辊33、uv固化腔34、排出口35、第六换向辊36、第五换向辊37、加热台38、电加热管39、紫外固化灯40；

连接板41、第七换向辊42、第八换向辊43、涂布44、观察窗45。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

本发明实施例中所提及的连接，固定连接，固定设置均为焊接或者一体成型方式实现连接。

本发明中所述的铅棉购自于上海金福钛业制造厂。本发明中采用的紫外固化灯为市面上的通用紫外固化灯，结构参考中国实用新型专利201420812240.7。采用的加热管为市面上的通用电热加热管。

实施例一

一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）材料预处理，将硼粉置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度120℃，真空度5pa，干燥时间22min；将碳化钨粉末置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度100℃，真空度2pa，干燥时间13min；

（2）制备屏蔽涂料，按照质量份数计，将液体丁腈橡胶77份、二氧化硅8份、硫酸钡5份、石墨2份、硼粉2份、碳化钨粉末2份、碳化硼2份、铅粉4份、铁粉5份投入到混炼机中进行混炼，混炼时间为2h，混炼温度为90℃，得到屏蔽涂料；

（3）面料涂覆，通过制备工装将屏蔽涂料涂覆在基层的上表面上，得到一层厚度为0.8mm的第一屏蔽层；再将第一屏蔽层进行吹风、烘干、uv固化后，得到屏蔽面料；

（4）对屏蔽面料进行正常裁剪缝合，制成屏蔽服。

进一步的，所述基层为铅棉。

进一步的，所述碳化钨粉末、硼粉、碳化硼的纯度均为99.8%。

进一步的，所述面料涂覆时用的制备工装，包括涂布设备以及烘干设备，所述烘干设备位于所述涂布设备顶部；

所述涂布设备包括涂布箱体，所述涂布箱体呈方形结构，所述涂布箱体内部一侧设置有涂布进口以及涂布出口，所述涂布进口以及涂布出口均呈方形结构，所述涂布进口处转动连接设置有第一换向辊，所述涂布出口处转动连接设置有第二换向辊，所述涂布箱体内部底部水平转动连接设置了一个涂胶辊，所述涂胶辊上方设置有第三换向辊，所述第三换向辊与第二换向辊在一个水平面上；屏蔽涂料放置于所述涂布箱体内部底部；

所述涂布箱体内部一侧侧壁上固定设置有吹风机构以及刮胶机构，所述吹风机构与所述刮胶机构在涂布箱体侧壁上呈竖直分布，所述吹风机构位于所述刮胶机构上方，

所述刮胶机构包括固定座、支撑杆以及刮胶杆，所述固定座呈c型板结构，所述固定座一侧顶端与底端与所述涂布箱体的侧壁固定连接，所述固定座另一侧连接支撑杆，所述支撑杆呈水平设置，所述支撑杆呈三排设置，每排三个支撑杆，每排支撑杆的一端固定连接一个刮胶杆，所述刮胶杆为一体式结构，包括刮胶杆本体以及刮胶凸起，所述刮胶杆本体呈圆柱体结构，所述刮胶凸起位于所述刮胶杆外侧顶部，所述刮胶凸起侧面呈竖直平面，所述刮胶凸起一侧与涂覆后的涂布接触；

所述吹风机构包括吹风管路、固定杆以及风机，所述风机固定设置于所述涂布箱体外部一侧，所述吹风管路为一体式结构，包括吹风主管、吹风连接管以及吹风分管，所述吹风主管一端连接所述风机，另一端穿过所述涂布箱体侧壁伸入至所述涂布箱体内部，所述吹风主管成水平设置；所述吹风连接管为“王”字型结构，所述吹风连接管一侧中心位置与所述吹风主管固定连接，另一侧与所述吹风分管固定连接，所述吹风连接管为竖直设置；所述吹风分管数量为9个，在所述吹风连接管上成3*3矩阵分布，所述吹风分管成水平设置，所述吹风分管一端设置有向外扩展的出风口，另一端与所述吹风连接管固定连接，风机开启时，风机产生的风经过吹风主管、吹风连接管、吹风分管的顺序吹向涂布；所述固定杆数量为四个，所述固定杆一端与所述吹风连接管固定连接，另一端与所述涂布箱体的内侧壁固定连接，所述固定杆呈水平设置，四个所述固定杆在所述吹风连接管一侧呈2*2均匀分布；

所述烘干设备包括烘干箱体，所述烘干箱体呈方形箱体结构，所述烘干箱体底部与所述涂布箱体顶部焊接连接，所述烘干箱体内部设置有分隔板，所述分隔板将烘干箱体内部分隔成上下两个相同腔室，底部为加热腔，上部为uv固化腔，所述加热腔一侧设置有进入口，另一侧内部转动连接设置有第四换向辊，所述uv固化腔一侧设置有排出口，所述排出口处转动连接设置有第六换向辊，所述uv固化腔另一侧转动连接设置有第五换向辊，所述第五换向辊位于所述第四换向辊上方位置；所述进入口、排出口、涂布进口以及涂布出口均位于同一侧；

所述底面上固定设置有加热台，所述加热台成方形板体结构，所述加热台上固定设置有电加热管；所述uv固化腔内顶部设置有紫外固化灯，所述紫外固化灯数量为16个，在所述uv固化腔内部顶板中心位置成4*4矩阵分布；

所述涂布箱体与所述烘干箱体连接处一侧竖直设置有一块连接板，所述连接板上转动设置有第七换向辊和第八换向辊，所述第七换向辊位于所述进入口外部一侧，所述第八换向辊位于所述涂布出口外部一侧。

进一步的，所述涂布箱体外部一侧上水平设置有一个支撑板，所述风机通过螺栓螺母固定安装于所述支撑板上，所述支撑板一端通过焊接与所述涂布箱体外部侧壁固定连接。

进一步的，所述涂布箱体底部呈倾斜设置，所述涂布箱体底部一侧最低处设置有涂料排出口；所述涂布箱体一侧上设置有涂料投入管，所述涂料投入管呈l型管体结构，所述涂料投入管顶部为上大下小的开口结构，所述涂料投入管底部一侧固定连接涂布箱体。

进一步的，所述涂布箱体上设置有观察窗。

进一步的，所述电加热管为“s”形结构。

进一步的，所述涂料排出口上设置有阀门。

进一步的，所述第七换向辊为与所述第八换向辊正上方位置。

本发明提及的制备工装使用流程如下：

4、待涂布的布料通过涂布入口进入涂布箱体，经过第一换向辊传向底部的涂胶辊，涂布箱体内部底部有屏蔽涂料，屏蔽涂料液面高度低于涂胶辊中心点，高于涂胶辊下底面，该液面高度可保障涂布单面涂覆，通过涂料投入管以及涂料排出口进行涂料液面高度调节；经过涂胶辊的作用，涂料涂覆于涂布表面。

5、涂覆完成后自涂胶辊传向第三换向辊，自下而上的过程中，通过三排刮胶杆将多余的涂料刮去，刮胶后经过吹风机构，自吹风风管出风口吹出风，将涂布初步吹干，吹干后经过第二换向辊送至涂布出口，完成涂布工序。

6、涂布工序后按顺序经过连接板上的第八换向辊以及第七换向辊，再从烘干箱体的进入口进入加热腔，通过加热腔底部的电加热管进行加热烘干，再经过第四换向辊离开加热腔，随后通过第五换向辊进入uv固化腔，通过uv固化腔顶部的紫外固化灯进行uv固化，最后通过第六换向辊送至烘干箱体的排出口，完成烘干固化工序。

实施例二

同实施例一所述的一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺，其不同之处在于：

（1）材料预处理，将硼粉置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度110℃，真空度5pa，干燥时间20min；将碳化钨粉末置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度90℃，真空度2pa，干燥时间10min；

（2）制备屏蔽涂料，按照质量份数计，将液体丁腈橡胶50份、二氧化硅5份、硫酸钡4份、石墨1份、硼粉1份、碳化钨粉末1份、碳化硼1份、铅粉2份、铁粉2份投入到混炼机中进行混炼，混炼时间为1h，混炼温度为80℃，得到屏蔽涂料；

（3）面料涂覆，通过制备工装将屏蔽涂料涂覆在基层的上表面上，得到一层厚度为0.5mm的第一屏蔽层；再将第一屏蔽层进行吹风、烘干、uv固化后，得到屏蔽面料；

（4）对屏蔽面料进行正常裁剪缝合，制成屏蔽服。

实施例三

同实施例一所述的一种核泄漏应急用屏蔽服的制备工艺，其不同之处在于：

（1）材料预处理，将硼粉置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度130℃，真空度4pa，干燥时间25min；将碳化钨粉末置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度110℃，真空度2pa，干燥时间15min；

（2）制备屏蔽涂料，按照质量份数计，将液体丁腈橡胶80份、二氧化硅0份、硫酸钡9份、石墨3份、硼粉3份、碳化钨粉末3份、碳化硼3份、铅粉5份、铁粉5份投入到混炼机中进行混炼，混炼时间为3h，混炼温度为130℃，得到屏蔽涂料；

（3）面料涂覆，通过制备工装将屏蔽涂料涂覆在基层的上表面上，得到一层厚度为1mm的第一屏蔽层；再将第一屏蔽层进行吹风、烘干、uv固化后，得到屏蔽面料；

（4）对屏蔽面料进行正常裁剪缝合，制成屏蔽服。