本发明属于高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种防辐射夹心式有机玻璃及其制备方法。
背景技术：
：随着现代科学技术的发展,防辐射材料的应用领域越来越广，对性能要求也越来越高。所谓防辐射材料，就是指能吸收或耗散辐射能，对人体或仪器起到保护作用的材料。多年来，相关工业部门、医疗及科研机构均采用铅板和无机铅玻璃作为防辐射器材使用，但是铅板笨重，毒害大，随着欧盟rohs指令的发布,其应用不断受到限制。为此，各国均在研究和开发新型无铅屏蔽材料。在射线屏蔽材料研究中,透明的有机防辐射材料一直是个重点研究领域。技术实现要素：针对上述问题，本发明旨在提供一种防辐射性能优异，且具有良好的耐磨性，界面结合致密的防辐射夹心式有机玻璃，及其制备方法。本发明通过以下技术方案实现：一种防辐射夹心式有机玻璃，所述有机玻璃为多层夹心结构，包括中间夹心的防辐射层，和两边的耐磨层，所述防辐射层是由改性稀土盐和甲基丙烯酸甲酯制成，所述耐磨层是由改性耐磨剂和甲基丙烯酸甲酯制成。进一步的，所述改性稀土盐为改性甲基丙烯酸钐或改性甲基丙烯酸钆，具体改性方法为：（1）将以重量份计1-2份稀土盐在60-70℃下真空干燥1-2h后，加入到30-50份丙二醇中，搅拌均匀，得到稀土混合液；（2）将5-10份橄榄岩在120-100℃保温2-5min后球磨5-10min，至粒径为100-500μm，然后将橄榄岩加入到50-80份乙醇中，再加入1-3份硅烷偶联剂50-60℃下超声5-10min制成悬浮液，然后加入步骤（1）所得稀土混合液，升温至70-80℃，回流搅拌1-2h后，旋转蒸发除去溶剂，并用乙醇洗涤沉淀1-2次，-20℃--10℃下冷冻干燥即可。进一步的，所述改性耐磨剂为改性云母粉，具体改性方法为：（1）将5-10份云母粉在50-70℃下干燥1-2h后，置于50-100份40-50℃的乙醇中超声分散3-6min，然后过滤，将所得云母粉加入到30-50份的甲基丙烯酸甲酯中，加入2-5份氢氧化钠溶液，搅拌均匀后，密封，常温放置4-8h，过滤，30-40℃烘干即可。进一步的，其制备方法包括以下步骤：（1）耐磨层的预成型：将所述改性耐磨剂、1-2份引发剂和2-5份增塑剂加入到50-100份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，70-80℃下水浴反应1-2h，得到预聚体，将预聚体倒入模具中，在50-60℃条件下保温2-3h，得到初步成型耐磨层；（2）防辐射层的叠加聚合：将改性稀土盐、1-2份引发剂和2-5份增塑剂加入到50-100份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，70-80℃下水浴反应1-2h，得到预聚体后缓慢倾倒于步骤（1）所述初步成型耐磨层上，轻微震荡，置于50-60℃条件下保温3-4h；（3）耐磨层的覆盖：按照步骤（1）所述方法制备耐磨层，按照步骤（2）所述叠加方法，将所得耐磨层叠加在步骤（2）所述防辐射层上，置于50-60℃条件下保温4-8h后，升温至90-100℃，保温1-2h，冷却至室温，放置5-10h，脱模。进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。进一步的，所述云母粉为白云母粉，目数为300-500目。进一步的，所述氢氧化钠溶液浓度为30-50%。本发明的有益效果：本发明通过预成型和叠加成型的方法，制备了具有夹心结构的有机玻璃，防辐射效果优异，耐磨性能提高，且能够有效的避免目前含铅有机玻璃中铅的污染带来的危害；其中夹心防辐射层通过将橄榄岩和稀土盐进行改性处理，橄榄岩具有较好的防辐射效果，尤其对于γ射线和中子射线具有优异的屏蔽效果，用其对稀土盐改性后，可以和稀土盐起到协同作用，防辐射效果更突出，同时，橄榄岩通过稀土盐的处理后，与有机玻璃基底相容性更好，界面结合更加紧密；耐磨层利用改性云母粉进行改性，增加了耐磨层的耐磨性能，另一方面，利用甲基丙烯酸甲酯对云母粉进行改性，有效防止云母粉团聚的现象，也使云母粉参与到有机玻璃基底的聚合中，提高各组分之间的结合紧密性，同时增加了有机玻璃的耐磨性能。具体实施方式下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。实施例1一种防辐射夹心式有机玻璃，所述有机玻璃为多层夹心结构，包括中间夹心的防辐射层，和两边的耐磨层，所述防辐射层是由改性稀土盐和甲基丙烯酸甲酯制成，所述耐磨层是由改性耐磨剂和甲基丙烯酸甲酯制成。进一步的，所述改性稀土盐为改性甲基丙烯酸钐或改性甲基丙烯酸钆，具体改性方法为：（1）将以重量份计1份稀土盐在60℃下真空干燥1h后，加入到30份丙二醇中，搅拌均匀，得到稀土混合液；（2）将5份橄榄岩在120℃保温2min后球磨5min，至粒径为100μm，然后将橄榄岩加入到50份乙醇中，再加入1份硅烷偶联剂50℃下超声5min制成悬浮液，然后加入步骤（1）所得稀土混合液，升温至70℃，回流搅拌1h后，旋转蒸发除去溶剂，并用乙醇洗涤沉淀1次，-20℃℃下冷冻干燥即可。进一步的，所述改性耐磨剂为改性云母粉，具体改性方法为：（1）将5份云母粉在50℃下干燥1h后，置于50份40℃的乙醇中超声分散3min，然后过滤，将所得云母粉加入到30份的甲基丙烯酸甲酯中，加入2份氢氧化钠溶液，搅拌均匀后，密封，常温放置4h，过滤，30℃烘干即可。进一步的，其制备方法包括以下步骤：（1）耐磨层的预成型：将所述改性耐磨剂、1份引发剂和2份增塑剂加入到50份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，70℃下水浴反应1h，得到预聚体，将预聚体倒入模具中，在50℃条件下保温2h，得到初步成型耐磨层；（2）防辐射层的叠加聚合：将改性稀土盐、1份引发剂和2份增塑剂加入到50份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，70℃下水浴反应1h，得到预聚体后缓慢倾倒于步骤（1）所述初步成型耐磨层上，轻微震荡，置于50℃条件下保温3h；（3）耐磨层的覆盖：按照步骤（1）所述方法制备耐磨层，按照步骤（2）所述叠加方法，将所得耐磨层叠加在步骤（2）所述防辐射层上，置于50℃条件下保温4h后，升温至90℃，保温1h，冷却至室温，放置5h，脱模。进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。进一步的，所述云母粉为白云母粉，目数为300目。进一步的，所述氢氧化钠溶液浓度为30%。实施例2一种防辐射夹心式有机玻璃，所述有机玻璃为多层夹心结构，包括中间夹心的防辐射层，和两边的耐磨层，所述防辐射层是由改性稀土盐和甲基丙烯酸甲酯制成，所述耐磨层是由改性耐磨剂和甲基丙烯酸甲酯制成。进一步的，所述改性稀土盐为改性甲基丙烯酸钐或改性甲基丙烯酸钆，具体改性方法为：（1）将以重量份计2份稀土盐在65℃下真空干燥2h后，加入到40份丙二醇中，搅拌均匀，得到稀土混合液；（2）将7份橄榄岩在110℃保温4min后球磨6min，至粒径为300μm，然后将橄榄岩加入到60份乙醇中，再加入2份硅烷偶联剂55℃下超声8min制成悬浮液，然后加入步骤（1）所得稀土混合液，升温至75℃，回流搅拌2h后，旋转蒸发除去溶剂，并用乙醇洗涤沉淀2次，-15℃下冷冻干燥即可。进一步的，所述改性耐磨剂为改性云母粉，具体改性方法为：（1）将7份云母粉在60℃下干燥2h后，置于80份45℃的乙醇中超声分散4min，然后过滤，将所得云母粉加入到40份的甲基丙烯酸甲酯中，加入3份氢氧化钠溶液，搅拌均匀后，密封，常温放置6h，过滤，35℃烘干即可。进一步的，其制备方法包括以下步骤：（1）耐磨层的预成型：将所述改性耐磨剂、2份引发剂和4份增塑剂加入到80份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，75℃下水浴反应2h，得到预聚体，将预聚体倒入模具中，在55℃条件下保温2h，得到初步成型耐磨层；（2）防辐射层的叠加聚合：将改性稀土盐、2份引发剂和3份增塑剂加入到70份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，75℃下水浴反应2h，得到预聚体后缓慢倾倒于步骤（1）所述初步成型耐磨层上，轻微震荡，置于55℃条件下保温4h；（3）耐磨层的覆盖：按照步骤（1）所述方法制备耐磨层，按照步骤（2）所述叠加方法，将所得耐磨层叠加在步骤（2）所述防辐射层上，置于55℃条件下保温6h后，升温至95℃，保温2h，冷却至室温，放置7h，脱模。进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。进一步的，所述云母粉为白云母粉，目数为400目。进一步的，所述氢氧化钠溶液浓度为40%。实施例3一种防辐射夹心式有机玻璃，所述有机玻璃为多层夹心结构，包括中间夹心的防辐射层，和两边的耐磨层，所述防辐射层是由改性稀土盐和甲基丙烯酸甲酯制成，所述耐磨层是由改性耐磨剂和甲基丙烯酸甲酯制成。进一步的，所述改性稀土盐为改性甲基丙烯酸钐或改性甲基丙烯酸钆，具体改性方法为：（1）将以重量份计2份稀土盐在70℃下真空干燥2h后，加入到50份丙二醇中，搅拌均匀，得到稀土混合液；（2）将10份橄榄岩在100℃保温5min后球磨10min，至粒径为500μm，然后将橄榄岩加入到80份乙醇中，再加入3份硅烷偶联剂60℃下超声10min制成悬浮液，然后加入步骤（1）所得稀土混合液，升温至80℃，回流搅拌2h后，旋转蒸发除去溶剂，并用乙醇洗涤沉淀2次，-20℃下冷冻干燥即可。进一步的，所述改性耐磨剂为改性云母粉，具体改性方法为：（1）将10份云母粉在70℃下干燥2h后，置于100份50℃的乙醇中超声分散6min，然后过滤，将所得云母粉加入到50份的甲基丙烯酸甲酯中，加入5份氢氧化钠溶液，搅拌均匀后，密封，常温放置8h，过滤，40℃烘干即可。进一步的，其制备方法包括以下步骤：（1）耐磨层的预成型：将所述改性耐磨剂、2份引发剂和5份增塑剂加入到100份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，80℃下水浴反应2h，得到预聚体，将预聚体倒入模具中，在60℃条件下保温3h，得到初步成型耐磨层；（2）防辐射层的叠加聚合：将改性稀土盐、2份引发剂和5份增塑剂加入到100份甲基丙烯酸甲酯中搅拌均匀，80℃下水浴反应2h，得到预聚体后缓慢倾倒于步骤（1）所述初步成型耐磨层上，轻微震荡，置于60℃条件下保温3-4h；（3）耐磨层的覆盖：按照步骤（1）所述方法制备耐磨层，按照步骤（2）所述叠加方法，将所得耐磨层叠加在步骤（2）所述防辐射层上，置于60℃条件下保温8h后，升温至100℃，保温2h，冷却至室温，放置10h，脱模。进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。进一步的，所述云母粉为白云母粉，目数为500目。进一步的，所述氢氧化钠溶液浓度为50%。对比实施例1本对比实施例相比于实施例1，省略了稀土盐的改性处理，除此之外的方法步骤均相同。对比实施例2本对比实施例相比于实施例1，省略了稀土盐的改性处理和添加，除此之外的方法步骤均相同。对比实施例3本对比实施例相比于实施例1，省略了耐磨剂的改性处理，除此之外的方法步骤均相同。对比实施例4本对比实施例相比于实施例1，省略了耐磨剂的改性处理和添加，除此之外的方法步骤均相同。对比实施例5本对比实施例相比于实施例1，省略了稀土盐的改性处理和添加、耐磨剂的改性处理和添加，除此之外的方法步骤均相同。x射线屏蔽性能测试：利用西门子somatomsprit双层螺旋计算机断层扫描仪测试各实施例和对比实施例所得样品的屏蔽性能，其中管电压100kv，以铅当量表示其x射线屏蔽性能。耐磨性能测试：将各实施例和对比实施例所得样品水平放置，然后将280号砂纸置于样品表面，砂面向着样品表面，在砂纸上加载一定质量的砝码，测试时以一定的速度拉动砂纸，使砂纸从样品表面均匀划过，以出现明显划痕的最小砝码质量表示耐磨性。测试结果如表1所示：表1x射线屏蔽性能mmpb/gcm3耐磨性能g实施例10.01515实施例20.01416实施例30.01616对比实施例10.00510对比实施例2011对比实施例30.0147对比实施例40.0154对比实施例503由表1可知，利用本发明提供的制备方法制备的有机玻璃，其x射线屏蔽性能优异，所以防辐射性能突出，并且耐磨性能也得到很大程度的提高，拓展了其应用领域。当前第1页12