专利名称：一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及辐射检测技术领域，特别涉及一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法。
背景技术：
辐射变色薄膜是一种在受到一定的电离辐射剂量后能够发生颜色变化的有机固体薄膜。辐射变色薄膜常用于测量高能质子、高能电子、y射线和X射线等各种辐射源的剂量。由于具备制备简单、使用方便、辐照前后稳定、受照后颜色随剂量不同变化直观等优点，辐射变色薄膜广泛应用于辐射加工领域，如医疗用品的灭菌和消毒、食品的保鲜或贮存、昆虫绝育、高分子材料的改性、半导体的改性或抗辐射加固以及“三废”的辐射治理等。国外有关于辐射变色薄膜的研究和报道，并形成两类市售产品辐射变色薄膜剂量计和辐射变色标签。前者通常为透明的薄膜，受辐照后以单一颜色深浅变化，具有线性响应吸收剂量的特点，可精确定量吸收剂量，但需要使用分光光度计等仪器进行测量，测量相对复杂，适用于定量分析领域；后者通常为不透明的粘贴式标签，受辐照后从一种颜色变化成另一种颜色，通过这种转变指示剂量阈值，可用于目视观测估计剂量水平，现场就可确定辐照剂量，适用于定性和半定量领域。当前，国内外研究出的辐射变色薄膜通常在受辐照后只发生一段变色，指示的剂量范围较窄。美国专利US3743846报道过一种两段变色的辐射变色薄膜，但是其配方选用氯乙烯共聚物，工艺上采用砑光机砑光成膜，设备和操作复杂。S. EBRAHEEM等人[S.EBRAHEEM, S. EIDA, A. KOVACS. A New Dyed Poly (Vinyl Alcohol) Film for High-doseApplications. Radiation Physics and Chemistry, 2002, 63: 807-811·]报道过一种两段变色的辐射变色薄膜，但制备前需要对变色染料进行碱溶液(NaOH)预处理，制备过程比较麻烦。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种步骤简单，成本低，制得薄膜受辐照后产生多段变色，便于肉眼观察的多段变色的辐射变色薄膜的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的
一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，它包括以下步骤，(I)首先将成膜基材完全溶解在溶剂中；(2)向步骤(I)获得的溶液中加入卤素化合物和变色组分，该变色组分由两种或两种以上的变色染料混合而成，然后搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在平面支持体上，然后进行干燥固化制成薄膜。本发明还可以
所述的成膜基材、溶剂、卤素化合物、每种变色染料的质量比为100:700 1000:5 50:0. 05 5。所述成膜基材选用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的任一种。
所述溶剂选用水、无水乙醇或水与乙醇的混合液中的一种。所述的变色组分为甲基橙与溴甲酚绿的混合，或甲酚红与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴酚蓝的混合，或百里酚蓝与溴甲酚绿的混合，或甲基橙与亚甲基蓝的混合，或甲基橙与溴酚蓝的混合，或甲基橙与溴甲酚绿与百里酚蓝的混合。所述卤素化合物选用水合氯醛、三氯乙酸、六氯乙烷、四溴化碳、二溴乙烷中的一种或多种。所述步骤(I)将聚乙烯醇溶解在水中；(2)向溶解后的溶液中加入水合氯醛和甲基橙与溴甲酚绿的混合溶液，搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在光学玻璃平板上，然后进行干燥固化制成多段变色薄膜。聚乙烯醇与水的质量配比为100:700 1000，聚乙烯醇、甲基橙、溴甲酚绿、水合氯醛质量配比为100 :0. 05 5 :0. 05 5 :5 50。所述聚乙烯醇与水溶解的质量配比100:1000，聚乙烯醇、甲基橙、溴甲酚绿、水合氯醛的质量配比为100:0.1 :0.1 :10ο所述步骤(I)将聚乙烯醇、水按照100:1000份的质量配比完全溶解；(2)向溶解后的溶液中加入10份水合氯醛和O.1份甲基橙、O.1份溴甲酚绿的混合溶液，搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在光学玻璃平板上，然后在25°C和30%的相对湿度下进行干燥固化制成多段变色薄膜。与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明通过将两种或两种以上的不同变色染料组合，使不同的变色染料受辐照后产生各自的变色现象，变色现象叠加后形成多段变色，采用了特殊的材料和配比，采用聚乙烯醇作为基材，甲基橙、溴甲酚绿、水合氯醛配比组合，使制备工艺更加简单，操作更加安全，辐照前后颜色对比明显，便于肉眼观察。本方法制备工艺简单，成本低。
图1辐射变色薄膜随辐射剂量变化的变色情况；
图2辐射变色薄膜的紫外-可见吸收光谱。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
本发明提供了一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，它包括以下步骤，(I)首先将成膜基材完全溶解在溶剂中；(2)向步骤(I)获得的溶液中加入卤素化合物和变色染料，该变色染料由两种或两种以上的变色染料混合而成，然后搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在平面支持体上，然后进行干燥固化制成薄膜。其中本发明中的成膜基材可以选用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的任一种。溶剂选用水、无水乙醇或水与乙醇的混合液中的一种，选用聚乙烯醇作为成膜基材时，则溶剂选用水；选用聚乙烯醇缩丁醛作为成膜基材，则溶剂选用乙醇。变色组分可以选用甲基橙与溴甲酚绿的混合，或甲酚红与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴酚蓝的混合，或百里酚蓝与溴甲酚绿的混合，或甲基橙与亚甲基蓝的混合，或甲基橙与溴酚蓝的混合，或甲基橙与溴甲酚绿与百里酚蓝的混合。卤素化合物可以选用水合氯醛、三氯乙酸、六氯乙烷、四溴化碳、二溴乙烷中的一种或多种。实施例1
本发明中所有实施例旨在说明而非限定本发明。除非另有指明，所述的份为按重量计。称取100份聚乙烯醇，以1000份水为溶剂，配制成均一的溶液，再称取O.1份甲基橙、O.1份溴甲酚绿和10份水合氯醛，加入到上述溶液中，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的光学玻璃平板上流延，保持恒定的温度(25°c )和湿度(相对湿度30%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。为了考察此辐射变色薄膜的辐照剂量学性能，在钴源辐照装置中对此辐射变色薄膜进行了辐照实验。施以不同剂量的辐照后，可观察辐射变色薄膜的颜色变化如图1所示，其紫外-可见吸收光谱见图2。可以看出，该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。这一特性可用于辐射加工剂量监测，能够根据受照后颜色的变化，估计不同的剂量水平。实施例2
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，以700份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O. 05份甲基橙、O. 05份溴甲酚绿的混合溶液加入溶液中，然后加入5份水合氯醛，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的普通玻璃平板上流延，保持恒定温度(25°C)和湿度(相对湿度30%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例3
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，以700份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O. 05份甲酚红、O. 05份溴甲酚绿的混合溶液加入溶液中，然后加入5份三氯乙酸，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的普通玻璃平板上流延，保持恒定温度(10°C)和湿度(相对湿度20%)自然干燥I天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例4
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇缩丁醛，800份乙醇为溶齐U，配制称均一的溶液，再称取3. O份甲基黄、3. O份溴甲酚绿的混合溶液加入溶液中，然后加入30份六氯乙烷，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的普通玻璃平板上流延，保持恒定温度(35°C)和湿度(相对湿度50%)自然干燥I天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例5
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，以700份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取5. O份甲基橙、5. O份溴甲酚绿的混合溶液加入溶液中，然后加入50份水合氯醛，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的普通玻璃平板上流延，保持恒定温度(30°C)和湿度(相对湿度20%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例6
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，1000份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取5. O份甲基黄、5. O份溴甲酚蓝的混合溶液加入溶液中，然后加入50份四溴化碳，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的纸板上流延，保持恒定温度(50°C)和湿度(相对湿度70%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从紫色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例7
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，1000份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O. 2份百里酚蓝、O. 2份溴甲酚绿的混合溶液加入溶液中，然后加入20份二溴乙烷，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的塑料平板上流延，保持恒定温度(25°C)和湿度(相对湿度50%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从蓝绿色变成黄色，最后变成橙色。实施例8
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，1000份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O. 08份甲基橙、O. 08份亚甲基蓝的混合溶液加入溶液中，然后加入50份水合氯醛、三氯乙酸、二溴乙烷的混合溶液，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的光学玻璃平板上流延，保持恒定温度(25°C)和湿度(相对湿度30%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成紫色，最后变成褐色。实施例9
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，1000份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O. 2份甲基橙、O. 2份溴酚蓝的混合溶液加入溶液中，然后加入25份水合氯醛、三氯乙酸、六氯乙烷、四溴化碳的混合溶液，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的光学玻璃平板上流延，保持恒定温度(25°C )和湿度(相对湿度30%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从紫色变成黄色，再变成橙色，最后变成红色。实施例10
本实施例同实施例1，其不同之处在于，称取100份聚乙烯醇，1000份水为溶剂，配制称均一的溶液，再称取O.1份甲基橙、O.1份溴甲酚绿、O.1份百里酚蓝的加入溶液中，然后加入20份水合氯醛，搅拌溶解完全制成成膜溶液，然后将成膜溶液在水平光滑的光学玻璃平板上流延，保持恒定温度(25°C)和湿度(相对湿度30%)自然干燥2天，制成辐射变色薄膜。该辐射变色薄膜在受到不同剂量水平的辐射作用后，从绿色变成黄色，最后变成橙色。
权利要求
1.一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤，(I)首先将成膜基材完全溶解在溶剂中；(2)向步骤(I)获得的溶液中加入卤素化合物和变色组分， 该变色组分由两种或两种以上的变色染料混合而成，然后搅拌形成均一的成膜溶液；(3) 采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在水平平面支持体上，然后进行干燥固化制成薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于， 所述的成膜基材、溶剂、卤素化合物、每种变色染料的质量配比为100:700 1000:5 50:0. 05 5。
3.根据权利要求1所述的一种辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述成膜基材选用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂选用水、无水乙醇或水与乙醇的混合液中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的变色组分为甲基橙与溴甲酚绿的混合，或甲酚红与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴甲酚绿的混合，或甲基黄与溴酚蓝的混合，或百里酚蓝与溴甲酚绿的混合，或甲基橙与亚甲基蓝的混合，或甲基橙与溴酚蓝的混合，或甲基橙与溴甲酚绿与百里酚蓝的混合。
6.根据权利要求1所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述卤素化合物选用水合氯醛、三氯乙酸、六氯乙烷、四溴化碳、二溴乙烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)将聚乙烯醇溶解在水中；(2)向溶解后的溶液中加入水合氯醛和甲基橙与溴甲酚绿的混合溶液，搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在光学玻璃平板上，然后进行干燥固化制成多段变色薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇与水的质量配比为100:700 1000，聚乙烯醇、甲基橙、溴甲酚绿、水合氯醛质量配比为 100 0. 05 5 0. 05 5 :5 50。
9.根据权利要求8所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇与水溶解的质量配比100:1000，聚乙烯醇、甲基橙、溴甲酚绿、水合氯醛的质量配比为 100:0.1 0.1 :10ο
10.根据权利要求8所述的一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)将聚乙烯醇、水按照100:1000份的质量配比完全溶解；(2)向溶解后的溶液中加入10份水合氯醛和O.1份甲基橙、O.1份溴甲酚绿的混合溶液，搅拌形成均一的成膜溶液； (3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在光学玻璃平板上，然后在25°C和30%的相对湿度下进行干燥固化制成多段变色薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种多段变色的辐射变色薄膜的制备方法，它包括以下步骤，(1)首先将成膜基材完全溶解在溶剂中；(2)向步骤(1)获得的溶液中加入卤素化合物和变色组分，该变色组分由两种或两种以上的变色染料混合而成，然后搅拌形成均一的成膜溶液；(3)采用溶液流延法将成膜溶液均匀涂布在水平平面支持体上，然后进行干燥固化制成薄膜。该发明提供了一种步骤简单，成本低，制得薄膜受辐照后产生多段变色，便于肉眼观察的多段变色的辐射变色薄膜的制备方法。
文档编号G01T1/04GK103048674SQ20131000076
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者蔡展帆, 叶宏生, 林敏 , 陈义珍, 夏文, 肖振红, 李华芝, 徐利军, 陈克胜, 武昌平, 崔莹, 张卫东, 贾雪文 申请人:中国原子能科学研究院