一种可循环利用的柔性防辐射片材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可循环利用的柔性防辐射片材及其制备方法，按质量百分比，由下述原料制成：基料5％～14％、防辐射填料60％～89％、丙烯酸酯0.5％～3％、丁腈橡胶0.01％～2％、热塑性弹性体0.01％～2％、增塑剂3％～8％、耐寒剂1％～4％、钙锌复合稳定剂0.2％～1％、紫外吸收剂0.02％～0.07％、抗氧剂0.02％～0.07％、其他0～2.8％；其中，所述基料为氯化聚乙烯，所述防辐射填料为表面包裹金属氧化物的金属微纳米粉。本发明专利技术的产品轻质柔软，能够替代铅橡胶产品且可循环再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种可循环利用的柔性防辐射片材及其制备方法
本专利技术涉及射线屏蔽材料
，尤其涉及一种可循环利用的柔性防辐射片材及其制备方法。
技术介绍
随着核技术在放射医学、核工业、科研等领域的不断发展与广泛应用，高能射线(尤其X射线和γ射线)会对辐照范围内的人员造成不可逆的伤害，也会对环境造成严重破坏，带来经济损失，因此对高效、柔性射线屏蔽材料的研究成为热点。然而，市售材料基本为橡胶材质，在加工前期投料采用密炼生产工艺，很难做到填料的分布均匀，加工后期需要硫化处理，通过硫化工艺提升材料强度，整体加工过程繁琐，材料耐臭氧能力差且老化后的片材不能通过补加添加剂，再压延成型、使用；采用脱硫处理成本高，操作繁琐，污染重。除此之外，市售屏蔽材料重量大、材料厚、硬度大，直接影响到穿着的舒适度与灵活度，因此有必要研究和开发新的屏蔽材料，实现材料薄，重量轻，能够回收再利用。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有防辐射材料的上述不足，提供了一种可循环利用的柔性防辐射片材，具有轻质柔软，能够替代铅橡胶产品且可循环再利用。本专利技术可循环利用的柔性防辐射片材，按质量百分比，由下述原料制成：基料5％～14％、防辐射填料60％～89％、丙烯酸酯0.5％～3％、丁腈橡胶0.01％～2％、热塑性弹性体0.01％～2％、增塑剂3％～8％、耐寒剂1％～4％、钙锌复合稳定剂0.2％～1％、紫外吸收剂0.02％～0.07％、抗氧剂0.02％～0.07％、其他组分0～2.8％；其中，所述基料为氯化聚乙烯，所述防辐射填料为表面包裹金属氧化物的金属微纳米粉。其中，所述基料氯化聚乙烯的含氯量在5-7％，分子量为3200±200。其中，所述防辐射填料的被包裹物选自钨、铋、铅、铈、铬、铼、钆、镍、钽、铕、铒金属球状微纳米粉中的一种或几种，包裹物为氧化钨、氧化铋以及稀土金属氧化物。其中，所述丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯四种单体中两种及以上单体的共聚物，粘度在4-13Pa.s；所述丁腈橡胶为纯度≥90％，粒度为300目的粉体；所述热塑性弹性体选自牌号G130D、G140D、G155D、G163D、G172D中的一种或多种；所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、环氧化大豆油、环氧油酸丁酯、1,2,4-偏苯三酸三异辛酯中的一种或多种；所述耐寒剂选自己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种；所述钙锌复合稳定剂的纯度≥90％，金属含量≥7％；所述紫外吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外吸收剂中的任意一种；所述抗氧剂选自亚磷酸酯类和酚类粉体或液体抗氧剂中的任意一种。其中，所述其他组分可以优选的包括硬脂酸、PE蜡、抗霉剂和抗静电剂；所述硬脂酸为粒度为300目的粉体；所述PE蜡为粒度为300目的粉体；所述抗霉剂选自聚六亚甲基胍盐酸盐、4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮中的任意一种；所述抗静电剂为十八烷基二乙醇胺。本专利技术上述可循环利用的柔性防辐射片材的制备方法，包括下述步骤：将制备防辐射片材的各原料进行混合高搅，完全吸油后，在160-200℃塑化，然后在180-230℃压延成片。其中，所述防辐射片材的原料中，基料氯化聚乙烯采用下述方法制成：在反应釜中加入5-10wt％的氯化聚乙烯悬浮液作为晶种；之后加入分散剂高速搅拌，分散晶种；再加入引发剂；低速搅拌，向反应釜中同时通入氯乙烯和乙烯气体，控制二者速率比为1:15-25；反应釜压力控制在0.09-0.35Mpa，经离心、脱液、干燥后得到氯化聚乙烯基料。进一步，基料氯化聚乙烯制备过程中，所述晶种氯化聚乙烯含氯量在7-12％；所述溶剂为丙酮、乙醇、苯、蒸馏水、乙醚中任意一种或几种；所述分散剂为聚乙烯醇，加入量为0.05-3wt％；所述引发剂为过氧化二苯甲酰、TiCl4-AlR3、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸异丙酯、过氧化环几基磺酸乙酰中的任意一种或几种，加入量为0.01-1.2wt％；所述氯乙烯通入速度0.3-0.6Kg/min；乙烯通入速度2-4Kg/min。其中，所述防辐射片材的原料中，防辐射填料采用下述方法制成：将钨、铋或稀土金属的盐加热溶于溶剂(如蒸馏水)，向其中加入上述微纳米金属粉和分散剂聚乙烯醇，搅拌，泵入沉淀剂，煮沸一段时间，冷却到室温，过滤、洗涤。酸化：滤渣加入水中调浆，泵入液体酸，搅拌加热煮沸，冷却后，过滤洗涤，烘干，最后置于马弗炉中500-800℃煅烧，得到表面包裹金属氧化物的金属微纳米粉。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的可循环利用的柔性防辐射片材具有防辐射性能好、不易老化、重量轻、回弹性好、质软、耐臭氧、无味、填料分散好、耐腐蚀、耐磨、阻燃等优势；此外，其制成品贴身，穿着更舒服，报废后，可全部回收，再次压延成型，不需硫化过程，防护效果不变，不会造成存储压力、环境污染等问题，在射线防护领域，替代橡胶产品市场前景广阔。特别的，本专利技术的片材薄和重量轻：(1)基料与丙烯酸酯的复配使用，能够使填料颗粒间结合紧密，缝隙小，屏蔽效果好。(2)金属氧化物包覆另一种金属颗粒，形成核壳结构，屏蔽效率高，同等防辐射能力下所需要的片材薄，总重小。不需要添加更大比例的填料就能达到同等效果。(0.11mmPb～0.15mmPb，材料厚度≤0.35mm)。特别的，本专利技术的片材具有良好的环保性：(1)可循环利用：市售防辐射片材基本为橡胶材质，由于经过硫化处理，老化后不能重新利用或再利用的成本很高，远超过新材料的生产成本，且对环境污染。(2)片材能够回收重复利用，补加相应的添加剂(增塑剂、防寒剂、紫外吸收剂、抗氧剂、钙锌复合稳定剂、抗霉剂)后，简单的重复压延成型，继续使用。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。以下描述中所用的技术术语具有与本专利技术所属领域技术人员普遍理解的相同含义。本专利技术提供的可循环利用的柔性防辐射片材的制备方法，其步骤可分为基料的合成、填料的处理与片材的制备。(1)基料的合成：由原料氯乙烯、乙烯、溶剂、引发剂、晶种、分散剂在反应釜中反应而得。当前氯化聚乙烯的合成基本采用氯化的方式，使用原料聚乙烯和氯气，但此方法存在副产物多，容易结块，设备腐蚀等问题，因此本专利技术优选的采用新的合成方法：在反应釜中加入5-10wt％的氯化聚乙烯悬浮液作为晶种；之后加入分散剂高速搅拌，分散晶种；再加入引发剂；低速搅拌，向反应釜中同时通入氯乙烯和乙烯气体，控制二者速率比为1:15-25；反应釜压力控制在0.09-0.35Mpa，经离心、脱液、干燥后得到氯化聚乙烯基料。此方法能够控制含氯范围精确度，步骤简单，目标产物不饱和度为零，稳定性高，制成品兼具柔性和热熔强度，是现有单一产品所欠缺的。所述晶种氯化聚乙烯含氯量在7-12％。所述溶剂为丙酮、乙醇、苯、蒸馏水、乙醚中任意一种或几种。...

【技术保护点】
1.一种可循环利用的柔性防辐射片材，按质量百分比，由下述原料制成：基料5％～14％、防辐射填料60％～89％、丙烯酸酯0.5％～3％、丁腈橡胶0.01％～2％、热塑性弹性体0.01％～2％、增塑剂3％～8％、耐寒剂1％～4％、钙锌复合稳定剂0.2％～1％、紫外吸收剂0.02％～0.07％、抗氧剂0.02％～0.07％、其他组分0～2.8％；其中，所述基料为氯化聚乙烯，所述防辐射填料为表面包裹金属氧化物的金属微纳米粉，所述其他组分选自硬脂酸、PE蜡、抗霉剂和抗静电剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种可循环利用的柔性防辐射片材，按质量百分比，由下述原料制成：基料5％～14％、防辐射填料60％～89％、丙烯酸酯0.5％～3％、丁腈橡胶0.01％～2％、热塑性弹性体0.01％～2％、增塑剂3％～8％、耐寒剂1％～4％、钙锌复合稳定剂0.2％～1％、紫外吸收剂0.02％～0.07％、抗氧剂0.02％～0.07％、其他组分0～2.8％；其中，所述基料为氯化聚乙烯，所述防辐射填料为表面包裹金属氧化物的金属微纳米粉，所述其他组分选自硬脂酸、PE蜡、抗霉剂和抗静电剂。


2.根据权利要求1所述的可循环利用的柔性防辐射片材，其特征在于，所述基料氯化聚乙烯的含氯量在5-7％，分子量为3200±200。


3.根据权利要求1所述的可循环利用的柔性防辐射片材，其特征在于，所述防辐射填料的被包裹物选自钨、铋、铅、铈、铬、铼、钆、镍、钽、铕、铒金属球状微纳米粉中的一种或几种，包裹物为氧化钨、氧化铋以及稀土金属氧化物。


4.根据权利要求1所述的可循环利用的柔性防辐射片材，其特征在于，所述丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯四种单体中两种或两种以上单体的共聚物，粘度在4-13Pa.s；所述丁腈橡胶为纯度≥90％，粒度为300目的粉体；所述热塑性弹性体选自牌号G130D、G140D、G155D、G163D、G172D中的一种或多种；所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、环氧化大豆油、环氧油酸丁酯、1,2,4-偏苯三酸三异辛酯中的一种或多种；所述耐寒剂选自己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种；所述钙锌复合稳定剂的纯度≥90％，金属含量≥7％；所述紫外吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外吸收剂中的任意一种；所述抗氧剂选自亚磷酸酯类和酚类粉体或液体抗氧剂中的任意一种。


5.根据权利要求1所述的可循环利用的柔性防辐射片材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永明，马全亮，张立顺，
申请(专利权)人：天津天颐科苑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12