专利名称:一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料。
2.背景技术：
当今，核能已广泛用于工业、农业、医学、军事等，如:保鲜育种、材料改性、无损探伤、在线测量、X光、CT检查、放疗化疗、y刀、考古及刑事侦察等，特别是近年来世界范围内对新能源的需求，发展核电已经成为大势所趋，为此，我国在2007年10月发布了《国家核电中长期发展规划(2005-2020年)》，标志着我国核电发展进入了新的阶段。但核能也是一把双刃剑，1986年4月26日，苏联切尔诺贝利核电站发生人类史上最严重的核泄漏事故，造成了此后10万人死亡和27万人罹患癌症的大灾难。2011年3月12日，因为发生里氏9.0级的特大地震导致福岛县第一和第二核电站发生核泄漏，大量放射性物质排出，且随风飘逸，对环境和人体健康产生了极大危害。核辐射的放射性物质以波或微粒形式发射出，它分α、β、Y三种辐射形式。α辐射只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β辐射是高速电子，皮肤沾上后烧伤明显；Y辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。Y辐射可穿透一定距离被有机体吸收，使人员受到外辐射伤害。核爆炸或核事故泄漏的放射性物质能大范围地对人员造成伤亡。放射性物质可通过呼吸吸入，皮肤伤口及消化道吸收进入体内，引起内辐射，内外辐射将导致人疲劳、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血、脱发、白血病、呕吐、腹泻等，有时还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率，影响几代人的健康。一般讲，身体接受的辐射能量越多，其放射病症状越严重，致癌、致畸风险越大。
目前对低能X射线的屏蔽一般采用含铅玻璃、有机玻璃及橡胶等制品。特制重混凝土作为常用的屏蔽材料，由水泥中掺入铁矿石、重晶石、铸铁、硼等填充料所构成，因其中含有重元素铁和轻元素结晶水氢，因此对中子和Y射线有较强的吸收能力，这种屏蔽材料常被固定式反应堆采用。核辐射屏蔽材料中，重金属如铅、铁、镍等都是有效的Y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。作为核辐射屏蔽材料，金属铅具有优异的抗辐射性能，不锈钢和铁也是大量应用的屏蔽材料，此外，金属作为核辐射屏蔽材料还具有优良的物理力学性能，如高强度和良好的韧性，特别是加入硼元素形成的合金材料，对中子和Y射线良好具有综合屏蔽性能。但这些金属常以板材形式出现，但笨重、刚性、成型困难，有一定毒性、价格高等缺点限制了其适用范围；混凝土具有不可移动性；硼钢屏蔽效果不太理想；PVC-PE复合材料具有柔性、价格低廉等优点，但屏蔽效果不太理想且力学性能、抗辐照性能等难以兼顾。铝一碳化硼复合屏蔽材料，密度低，硬度高、强度高，韧性好，可以作为核屏蔽材料填充反应堆密封仓，但柔性差，应用范围不广。聚乙烯是碳氢化合物，含氢量高，对快中子有良好的减弱能力，硼吸收热中子、铅对Y辐射的屏蔽特别有效，在20世纪70年代中期，用聚乙烯作基体，将碳化硼粉和铅粉均匀地弥散在其中，通过高速搅拌、捏合、塑化、层压而成的铅硼聚乙烯板，是一种新型的复合屏蔽材料，柔性好，尺寸稳定性好，具有较满意的耐Y辐射性能。日本研究人员在氯丁橡胶里混入10%的钨、铋、氧化铋等3种添加料而获得了橡胶复合屏蔽材料，具有薄、轻等特性，屏蔽辐射效果较好。但这种橡胶复合屏蔽材料与铅硼聚乙烯复合屏蔽材料一样，铅硼无机物的颗粒弥散其中，颗粒之间有缝隙存在，许多辐射线将穿过复合材料，造成核辐射屏蔽效果不理想。
随着核技术应用的进一步发展，辐射防护对屏蔽材料的综合理化性能要求越来越高，传统、单一的屏蔽材料已难以满足所有防护要求，特别是发生核事故时，为屏蔽辐射源的辐射，防止放射性物质的进一步扩散，为抢险急救创造安全环境，根据辐射防护的特点和各种应急需要，特别需要一些具有核辐射屏蔽性能的垫或毯对现场进行遮盖，应用柔性屏蔽材料于平时及应急时刻的核辐射防护，是非常有必要的。
3.
发明内容
本发明的目的是要解决目前核辐射屏蔽材料性能、应用范围不能兼顾的问题，满足尽可能多的防护要求。本发明方法具体工艺描述如下:
(I)增强材料的准备。
A.选取铅纤维布，清除表面灰尘，再将铅纤维布浸泡于液体偶联剂中1-7天，然后将铅纤维布从液体偶联剂取出干燥。备用。
B.定量称取碳化硼粉、铅粉、钨粉等，混合均匀；混合过程中添加液体偶联剂，降低表面张力。
(2)颗粒基体材料与抗核辐射粉的复合。将上述经过处理过碳化硼粉、铅粉、钨粉等通过高速搅拌均匀弥散于高分子材料中。
(3)铅纤维增强材料与高分子基体材料的复合。
将上述铅纤维增强材料与弥散有抗核辐射粉的高分子基体材料复合成型，脱模、养护、检测验收。
本发明特点:
(I)技术方案简练
本发明的技术方案简洁实用。
(2)产品质量优良。
本发明的柔性核辐射屏蔽复合材料对α、β、Y及X射线具有显著的的屏蔽效果，力学性能优良，轻便、柔软，能广泛应用于各种核辐射的防护。
(3)工艺安全可靠。
本发明各工艺在全面实验的基础上进行优化设计，工艺安全可靠，适宜于大规模生产。
(4)经济效益显著，应用前景广阔
本发明柔性核辐射屏蔽复合材料具有生产成本低，生产设备简便，投资少，经济效益显著，应用范围广泛，具有广阔前景。
4.
:
是本发明工艺流程图。5.具体实施方式
实施例1
选取一块0.5mX 0.5m的铅纤维布，清除表面灰尘，浸泡于液体偶联剂中2天，然后将铅纤维布从液体偶联剂取出干燥，形成铅纤维增强材料。再按1: 2:1比例称取碳化硼粉、铅粉、钨粉0.3千克，搅拌混合均匀，同时添加液体0.03千克偶联剂，Ih后停下。将上述碳化硼粉、铅粉、钨粉与2千克液态氯丁橡胶基料混合，高速搅拌0.5h，形成弥散有抗核辐射粉的高分子基体材料，然后加入0.1千克添加剂及交联剂并高速搅拌0.1h ;将上述铅纤维增强材料、高分子基体材料利用手糊方法复合成型，脱模、养护，制得铅纤维增强橡胶基复合核辐射屏蔽材料。
实施例2
选取一块0.5mX 0.5m的铅纤维布，清除表面灰尘，浸泡于液体偶联剂中5天，然后将铅纤维布从液体偶联剂取出干燥，形成铅纤维增强材料。再按1:1比例称取碳化硼粉、铅粉0.3千克，搅拌混合均匀，同时添加液体0.03千克偶联剂，Ih后停下。将上述碳化硼粉、铅粉、与2千克熔融态聚乙烯混合，高速搅拌0.5h，形成弥散有抗核辐射粉的高分子基体材料，然后加入0.1千克添加剂并高速搅拌0.1h ;将上述铅纤维增强材料、高分子基体材料利用手糊方法复合成型，脱模、养护，制得铅纤维增强聚乙烯基复合核辐射屏蔽材料。
实施例3
选取两块各0.5mX 0.5m的铅纤维布，清除表面灰尘，浸泡于液体偶联剂中3天，然后将铅纤维布从液体偶联剂取出干燥，形成铅纤维增强材料。再按1:1比例称取碳化硼粉、铅粉、钨粉0.3千克，搅拌混合均匀，同时添加液体0.03千克偶联剂，Ih后停下。将上述碳化硼粉、铅粉与2千克液态丁苯橡胶混合，高速搅拌0.5h，形成弥散有抗核辐射粉的高分子基体材料，然后加入0.1千克添加剂及交联剂并高速搅拌0.1h ;将上述铅纤维增强材料、高分子基体材料利用层压方法复合成型，脱模、养护，制得铅纤维增强橡胶基复合核辐射屏蔽材料。
权利要求
1.一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:该柔性复合材料主要由铅纤维布、抗核辐射粉体、高分子材料组成，为片状。
2.根据权利要求
1所述的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:铅纤维布及抗核辐射粉既是复合材料的增强材料，又是抗核辐射的功能材料，复合材料中铅纤维布为1_4 层。
3.根据权利要求
1所述的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:所述基体材料为橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等高分子材料中的一种或者几种，基体材料也具有一定的抗核辐射功能。
4.根据权利要求
1所述的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:所述抗核辐射粉为铅、硼化物等具有抗核辐射功能物质的粉体，粉体质量占总质量的5-30%。
5.根据权利要求
2所述的铅纤维布及抗核辐射粉既是复合材料的增强材料又是抗核辐射的功能材料，其特征是:铅纤维布及抗核辐射粉在复合之前均需要用偶联剂进行表面处理，以降低表面张力。
6.根据权利要求
1所述的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:复合材料是柔性的，可折叠、弯曲，质量较轻。
7.根据权利要求
1所述的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料，其特征是:复合材料复合成型主要有手糊成型法、夹层结构成型法等。
专利摘要
一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料。该柔性复合材料主要由铅纤维布、抗核辐射粉体、高分子材料组成。铅纤维布及抗核辐射粉既是复合材料的增强材料又是抗核辐射的功能材料；基体材料为高分子材料，也具有一定的抗核辐射功能。本发明包括A.铅纤维布预先用偶联剂处理以降低表面张力，增强与高分子材料的相容性；B抗核辐射粉体先同偶联剂混合均匀后再通过高速搅拌弥散到高分子材料中；C将经过处理的铅纤维布与弥散有抗核辐射粉的高分子材料通过复合成型、脱模、养护而制得铅纤维基高分子复合材料。本发明的一种能屏蔽核辐射的柔性复合材料具有优异的抗核辐射性能，优秀的力学性能及稳定性，柔性好，可折叠、弯曲，质量较轻，价格低廉，可广泛应用于核辐射领域的防护。
文档编号G21F1/10GKCN103137228SQ201310070343
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月6日
发明者魏昭荣 申请人:魏昭荣导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan