专利名称：一种中子与γ射线防护乳胶复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射防护复合材料及其制备方法，特别是涉及一种可以对中子和Y射线都进行有效防护的乳胶复合材料以及该复合材料的制备方法。
背景技术：
在科研生产、核应急事件处理、设备退役、废物处置等工作中防射线乳胶制品应用十分广泛，核反应或原子核裂变产生中子时往往拌有Y射线产生，因此为了减少工作人员辐射，在辐射防护上不仅要考虑中子，也要考虑Y射线。近年来，国内外对核屏蔽材料的研究力度逐渐加大，重金属、稀土系元素、中子吸收材料逐渐成为研究热点。金属铅屏蔽Y射线能力优良，但铅的熔点较低，并具有很强的毒性，易污染环境；碳化硼对中子俘获截面高，俘获能谱宽，衰变时无放射性同位素产生，几乎没有二次辐射能量，是中子屏蔽材料的优选，但碳化硼韧性低、加工性能差；天然胶乳与B4C有良好的相容性，制成B4C胶乳后中子宏观吸收截面可达到O. 345cm—1，大幅提高中子吸收能力的同时也极大增强了产品韧性。天津纺织工学院在中国申请的专利名为《中子和Y射线辐射屏蔽材料》(专利号92114783.X)的发明专利中描述了一种中子和Y射线辐射屏蔽材料，是将快中子慢化剂、慢中子吸收剂以及Y射线屏蔽剂按比份均匀混合，混炼后模塑成型，材料对中子及Y射线均有屏蔽作用，但模塑成型物虽可弯折，但其拉伸弯曲性能不适合制作可以穿戴的或非常柔软的防护制品；西南科技大学在中国申请的专利名为《新型防Y射线乳胶制品填充料》(专利号200610059095)的发明专利中描述了一种PbWO4 — WO3复合乳胶制品填充料，制成品可用做辐射防护手套、防护衣帽等，但复合乳胶制品填充料只对Y射线有屏蔽作用，对中子没有吸收作用，该种防护用品不适用于有中子辐射的场所，使用范围局限。目前国内外在防护乳胶材料的研究大多集中在改善Y射线屏蔽性能及力学性能，而对具有中子/Y射线综合防护辐射乳胶制品材料的研究极少。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在问题，提供一种中子与Y射线防护乳胶复合材料及其制备方法，通过该方法制作的复合材料，针对中子和Y射线具有很好的屏蔽效果，且生产工艺简单易于操控、生产成本低，适用于生产各种既防中子又防Y射线的防护器具。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种中子与Y射线防护乳胶复合材料，包括下列重量比的各组分
硫化胶乳=B4C =WO3 :分散助剂配合剂=100 :5 30 :5 40 :5 10 :5 10。在上述技术方案中，所述分散助剂为二丁基萘磺酸钠和NH3. H2O,其重量比为二丁基萘磺酸钠=NH3. H20=2 3. 2 :20 25。在上述技术方案中，所述配合剂为甲撑二萘磺酸钠、平平加O与NH3. H2O,其重量比为甲撑二萘磺酸钠平平加O =NH3. H2O =Γ4 Γ4 :10 15。
上述复合材料的制备方法，包括下列步骤
a、采用总固体含量60%以上的浓缩天然胶乳为主要原料制成硫化胶乳；
b、将B4C粉末与WO3粉末分别与分散助剂研磨，这一过程使B4C粉末与WO3粉末细化，并使分散助剂均匀分散在B4C粉末与WO3粉末中；
C、取部分硫化乳胶，在常温15 30°C下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶乳中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂，制成B4C乳胶；
d、再取部分硫化乳胶，在常温15 30°C下将研磨好的冊3与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶乳中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂，制成WO3乳胶；
e、将上述制得的B4C乳胶和WO3乳胶两种胶乳通过常温机械搅拌均匀并添加稳定剂，即制得所述复合材料B4C/W03复合胶乳。 在上述技术方案中，步骤e中所述稳定剂为酪朊，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀,加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。从上述本发明的各项技术特征可以看出，其优点是
本发明中，B4C粉末与WO3粉末分别与分散助剂研磨，分别配置B4C胶乳与WO3胶乳，然后两种胶乳配合，这一过程可有效防止配制防护乳胶复合材料时胶乳凝胶，且可使B4C及WO3粉末均匀分散在胶乳中，使乳胶制成品屏蔽性能均匀；
另外，B4C胶乳与WO3胶乳混合时在常温1(T4(TC下进行，不断搅拌并缓慢加入胶乳稳定剂，这样可使两种胶乳在常温下混合不发生化学反应，配制的防护乳胶复合材料稳定，没有沉淀物，使乳胶制成品屏蔽性能更优；
采用本发明防护乳胶复合材料及制备方法制成的手套、衣服、帽子等产品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到15% 40%，对59. 5KeV的Y屏蔽率可达13 30%。中子与Y射线防护乳胶复合材料生产工艺简单易于操控、生产成本低、屏蔽性能好，适用于生产各种既防中子又防Y射线的防护器具。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步的说明。实施例I
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护乳胶复合材料
称取B4C微粉3000g，粉料微粒(3um, 二丁基萘磺酸钠6(T96g，称取NH3. H2O60(T750g，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中。称取WO3粉末7000g，l(T40um，称取二丁基萘磺酸钠14(T224g，NH3. H2O水溶液140(Tl750g，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中。称取硫化后的天然胶乳液19000g在常温(15 30°C)下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入扩散剂甲撑二萘磺酸钠3(Tl20g、稳定剂平平加O 3(Tl20g、NH3. H2O 300^450 g，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η。称取硫化后的天然胶乳液27000g，在常温(15 30°C)下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入扩散剂甲撑二萘磺酸钠7(T280g、稳定剂平平加O 7(T280g、NH3.H20 700^1050 g，配制成含WO3胶乳，静置Γ24Η。静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊10(T200g浓度为10% 20%硼砂水溶液。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料,制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到18% 30%，对59. 5KeV的Y屏蔽率可达13 25%。实施例2
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护乳胶复合材料
称取B4C微粉5份，粉料微粒< 3um，分散助剂三分之十份，此处将分散助剂等分为22份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2份，NH3. H2O占其中的20份，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中；· 称取WO3粉末10份，l(T40um，分散助剂三分之二十份，此处将分散助剂等分为22份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2份，NH3. H2O占其中的20份，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中；
称取硫化后的天然胶乳液30份在常温(15 30°C)下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂I. 5份，此处将配合剂等分为15份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠4份、稳定剂平平加OI份、NH3. H2O10份，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η ；
称取硫化后的天然胶乳液70份，在常温(15^30°C )下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂3. 5份，此处将配合剂等分为15份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠4份、稳定剂平平加OI份、NH3.H2O10份，配制成含WO3胶乳，静置4 24H;
静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊稳定剂，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料,将该复合材料制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到15%，对59. 5KeV的、屏蔽率可达13%。实施例3
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护乳胶复合材料
称取B4C微粉15份，粉料微粒< 3um，分散助剂6份，此处将分散助剂等分为24. 5份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2. 5份，NH3. H2O占其中的22份，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中；
称取WO3粉末5份，l(T40um，分散助剂2份，此处将分散助剂等分为24. 5份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2. 5份，NH3. H2O占其中的22份，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中；
称取硫化后的天然胶乳液40份在常温(15 30°C)下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂4. 5份，此处将配合剂等分为18份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠2份、稳定剂平平加O3份、NH3. H2O13份，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η ；
称取硫化后的天然胶乳液60份，在常温(15^30°C )下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂I. 5份，此处将配合剂等分为18份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠2份、稳定剂平平加O3份、NH3.H2O13份，配制成含WO3胶乳，静置4 24H;
静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊稳定剂，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料,将该复合材料制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到30%，对59. 5KeV的、屏蔽率可达28%。实施例4
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护 乳胶复合材料
称取B4C微粉10份，粉料微粒< 3um，分散助剂I. 75份，此处将分散助剂等分为22份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2份，NH3. H2O占其中的20份，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中；
称取WO3粉末30份，l(T40um，分散助剂5. 25份，此处将分散助剂等分为22份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中2份，NH3. H2O占其中的20份，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中；
称取硫化后的天然胶乳液50份在常温(15 30°C )下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂I. 75份，此处将配合剂等分为15份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠4份、稳定剂平平加OI份、NH3. H2O10份，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η ；
称取硫化后的天然胶乳液50份，在常温(15^30°C )下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂5. 25份，此处将配合剂等分为15份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠一4份、稳定剂平平加0—1份、NH3. H2O10份，配制成含WO3胶乳，静置4 24Η ；
静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊稳定剂，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料,将该复合材料制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到40%，对59. 5KeV的、屏蔽率可达30%。实施例5
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护乳胶复合材料
称取B4C微粉30份，粉料微粒< 3um，分散助剂3. 6份，此处将分散助剂等分为26份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中3份，NH3. H2O占其中的23份，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中；
称取WO3粉末20份，l(T40um，分散助剂2. 4份，此处将分散助剂等分为26份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中3份，NH3. H2O占其中的23份，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中；称取硫化后的天然胶乳液60份在常温(15 30°C)下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂4. 8份，此处将配合剂等分为20份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠I份、稳定剂平平加O4份、NH3. H2O15份，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η ；
称取硫化后的天然胶乳液40份，在常温(15^30°C )下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂3. 2份，此处将配合剂等分为20份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠I份、稳定剂平平加O4份、NH3.H2O15份，配制成含WO3胶乳，静置4 24H; 静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊稳定剂，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料,将该复合材料制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到40%，对59. 5KeV的、屏蔽率可达25%。实施例6
本实施例中，我们通过下述具体制作工艺制作本发明的一种用于中子与Y射线防护乳胶复合材料
称取B4C微粉10份，粉料微粒< 3um，分散助剂I份，此处将分散助剂等分为28. 2份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中3. 2份，NH3. H2O占其中的25份，球磨至分散助剂均匀分散在粉料中；
称取WO3粉末40份，l(T40um，分散助剂4份，此处将分散助剂等分为28. 2份后，其中二丁基萘磺酸钠占其中3. 2份，NH3. H2O占其中的25份，球磨至WO3粉末粒20um以下，分散助剂均匀分散在粉料中；
称取硫化后的天然胶乳液20份在常温(15 30°C )下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂2份，此处将配合剂等分为20份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠4份、稳定剂平平加O4份、NH3. H2O12份，配制成含B4C胶乳，静置Γ24Η;
称取硫化后的天然胶乳液80份，在常温(15^30°C )下将研磨好的WO3与分散助剂混合物慢慢倒入硫化胶中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂8份，此处将配合剂等分为20份，其中扩散剂甲撑二萘磺酸钠4份、稳定剂平平加O4份、NH3.H2O12份，配制成含WO3胶乳，静置4 24H;
静置后将含B4C胶乳慢慢倒入含WO3胶乳中不断搅拌均匀，搅拌过程中可加入酪朊稳定剂，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10°/Γ20%的硼砂水溶液中。通过以上方法可制成B4C/ WO3胶乳复合材料，将该复合材料制成厚度I. (Tl. 5mm乳胶制品对能谱RAuCd=4. O中子屏蔽性能可达到18%，对59. 5KeV的、屏蔽率可达23%。本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
权利要求
1.一种中子与Y射线防护乳胶复合材料，其特征在于包括下列重量比的各组分 硫化胶乳=B4C =WO3 :分散助剂配合剂=100 :5 30 :5 40 5 10 :5 10。
2.根据权利要求I所述的一种中子与Y射线防护乳胶复合材料，其特征在于所述分散助剂为二丁基萘磺酸钠和NH3. H2O,其重量比为二丁基萘磺酸钠ΝΗ3. Η20=2^3. 2 :2(Γ25。
3.根据权利要求I或2所述的一种中子与Y射线防护乳胶复合材料，其特征在于所述配合剂为甲撑二萘磺酸钠、平平加O与NH3. H2O,其重量比为甲撑二萘磺酸钠平平加O :NH3. H2O =Γ4 Γ4 :10 15。
4.上述复合材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤 a、采用总固体含量60%以上的浓缩天然胶乳为主要原料制成硫化胶乳；b、将B4C粉末与WO3粉末分别与分散助剂研磨，这一过程使B4C粉末与WO3粉末细化，并使分散助剂均匀分散在B4C粉末与WO3粉末中； C、取部分硫化乳胶，在常温15 30°C下将研磨好的B4C与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶乳中，倾倒过程中不断搅拌，搅拌同时注入配合剂，制成B4C乳胶； d、再取部分硫化乳胶，在常温15 30°C下将研磨好的冊3与分散助剂混合物慢慢倾倒入硫化胶乳中，倾倒过程中不断搅拌直至混合均匀，搅拌同时注入配合剂，制成WO3乳胶； e、将上述制得的B4C乳胶和WO3乳胶两种胶乳通过常温机械搅拌均匀并添加稳定剂，即制得所述复合材料B4C/W03复合胶乳。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤e中所述稳定剂为酪朊，其配制方法是将酪朊在4(T65°C温水中溶胀，加入到浓度为10% 20%的硼砂水溶液中。
全文摘要
本发明公开了一种中子与γ射线防护乳胶复合材料及制备方法，涉及一种辐射防护复合材料及其制备方法。技术方案为包括硫化胶乳、B4C、WO3、分散助剂和配合剂。制作方法为将B4C粉末和WO3粉末分别与分散助剂研磨，然后在常温下分别加入硫化乳胶并加入配合剂制成B4C乳胶和WO3乳胶，两种胶乳通过常温机械搅拌均匀并添加稳定剂，即制得所述复合材料B4C/WO3复合胶乳。通过该方法制作的复合材料，针对中子和γ射线具有很好的屏蔽效果，且生产工艺简单易于操控、生产成本低，适用于生产各种既防中子又防γ射线的防护器具。
文档编号C08K9/04GK102796291SQ20121030736
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者张鹏程, 李莉, 徐立军 申请人:四川材料与工艺研究所