【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制备包含高浓度氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)的新型方法，以及用这种方法获得的板或圆柱体。
技术介绍
1、氧化钆是一种重要的化合物，一旦以纳米颗粒的形式引入聚合物材料中，其可具有独特且非常相关的应用。
2、文献中不存在可溶于液体甲基丙烯酸甲酯(mma)的钆化合物，从放射性污染物的观点来看，所述钆化合物也是纯的，并且可以百千克规模获得。因此，为了生产含有高浓度纳米结构氧化钆的pmma板，需要尝试形成氧化钆纳米颗粒在液体mma中的分散体，然后开始聚合过程。
3、不幸的是，特别难以使用氧化钆纳米颗粒的分散体来优化聚合过程。
4、形成纳米颗粒聚集体的问题在文献中是已知的，可能的解决方案是用适当的化学物质处理颗粒的表面。目的是在颗粒之间产生排斥力并获得在尽可能长的时间尺度上稳定的分散体。
5、当需要氧化钆以相对于聚合物大于0.1质量％的高浓度分布时，该问题甚至更加复杂。与该技术问题特别相关的文献文章是“nanoparticle-doped large area pmmaplates with controlled optical diffusion"(j.mater.chem.c,2013,1,2927)。
6、该文章提出了基于用表面活性剂处理并随后引入pmma聚合物中的所谓“非混合”方法。
7、然而，在所引用的文章中描述的程序不适用于生产几厘米厚的样品，但仅对薄膜有效，并且最重要的是，它没有描述随后要聚合的在液体单体中
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺点。特别地，本专利技术的目的是实现用于制备聚甲基丙烯酸甲酯的新型工业方法，所述聚甲基丙烯酸甲酯含有相对于该聚合物按质量计0.1％至4.0％的氧化钆(gd2o3)纳米颗粒。
2、本专利技术的另一个目的是具有聚甲基丙烯酸甲酯的板，其含有相对于该聚合物0.1质量％至4.0质量％的氧化钆(gd2o3)纳米颗粒，并且厚度为2至30厘米。
3、本专利技术的另一个目的是能够使用包含钆纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯板用于监测核反应堆的中子检测器，用于环境监测，用于控制核不扩散标准，用于肿瘤学或医学物理放射治疗的机器的控制系统和用于暗物质研究实验的中子检测器。
4、本专利技术的这些和其它目的通过结合所附权利要求的特征的手段来实现，所述权利要求形成本说明书的整体部分。
5、根据本专利技术的第一方面，制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法包括以下步骤：
6、a.通过超声处理，用溶解在非极性溶剂中的非离子表面活性剂处理氧化钆，以获得悬浮液，对于所述表面活性剂量为0.1质量％至4.0质量％；
7、b.在室温下将从步骤a获得的悬浮液与先用抑制剂纯化的甲基丙烯酸甲酯(mma)合并以获得制品；
8、c.在70℃至100℃的温度下通过初级引发剂使从步骤b获得的制品预聚合以获得预聚合产物；
9、d.通过第二引发剂使从步骤c获得的预聚合产物聚合以获得聚合产物；
10、e.在40℃至90℃的温度下处理从步骤d获得的聚合产物，以获得最终产物。
11、在本专利技术的优选实施方式中，氧化钆(gd2o3)纳米颗粒相对于mma单体以0.1质量％至4.0质量％，甚至更优选1.0质量％至3.0质量％存在。
12、在根据本专利技术的方法中使用的氧化钆纳米颗粒的尺寸为10nm至100nm，优选20nm至50nm。在特别优选的方面，氧化钆的纳米颗粒的尺寸为30nm。
13、有利地，非离子表面活性剂是特征在于亲水-亲油平衡hlb为10至25且烷基链长度为12至64个碳原子的化学产品。优选地，非离子表面活性剂在其结构中具有烷基链、芳环和给定数目的聚(氧乙烯)基团。例如，聚(氧乙烯)基团可以是5或10。
14、在第一种情况下，非离子表面活性剂是聚(氧乙烯)壬基苯基醚((c2h4o)5·
15、c15h24o)，例如以igepal co-520销售，而在第二种情况下，非离子表面活性剂是聚(氧乙烯)辛基苯基醚((c14h22o(c2h4o)n，其中n＝9-10)，例如以tritonx-100销售。
16、从所进行的一些测试看出，用于将钆颗粒分散在表面活性剂中的最佳非极性溶剂似乎为2-丁酮，但不同的非极性类似物溶剂可用于实施本专利技术的方法。
17、关于步骤c的预聚合，这优选地在75℃至90℃的温度下，更优选地在80℃下进行。
18、在可溶于有机溶剂的引发剂中，最常用的是过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈(aibn)和氢过氧化物(hydroperoxides)。优选地，本专利技术的方法使用偶氮二异丁腈(aibn)作为初级引发剂并且使用过氧化月桂酰作为第二引发剂。
19、关于步骤e，热处理在45℃至70℃，优选55℃的温度下进行20至40小时，优选24小时的时间。
20、然而，可以根据所需板的厚度改变温度并因此改变热处理时间。
21、在步骤e结束时获得的最终产物是聚甲基丙烯酸甲酯的元件，例如板或圆柱体，其包含相对于聚甲基丙烯酸甲酯0.1质量％至4.0质量％，优选地1质量％至3质量％，甚至更优选地1.1质量％至2.0质量％的氧化钆(gd2o3)的纳米颗粒。
22、关于本专利技术的第二方面，其涉及聚甲基丙烯酸甲酯元件(特别是板或圆柱体)，其包含相对于根据上述方法制备的聚甲基丙烯酸甲酯0.1质量％至4.0质量％，优选1.0质量％至3.0质量％，甚至更优选1.1质量％至2.0质量％的氧化钆(gd2o3)纳米颗粒。有利地，用本专利技术方法获得的板的厚度为2cm至30cm，厚度优选至少5cm，甚至更优选大于10cm。
23、本专利技术的另一方面涉及包含0.1质量％至4.0质量％，优选1.0质量％至3.0质量％的氧化钆(gd2o3)颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯板的用途，其用于监测核反应堆的中子检测器，用于环境监测，用于控制核不扩散标准，用于肿瘤学或医学物理放射治疗的机器的控制系统和用于研究实验的中子检测器。
24、除非另有定义，本文使用的所有本领域术语、符号和其它科学术语旨在具有本说明书所属领域技术人员通常理解的含义。在一些情况下，为了清楚和/或易于参考，本文定义了具有通常理解的含义的术语；因此，在本公开中包括这样的定义不应被解释为代表与本领域通常理解的显著不同。
25、术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应理解为开放式术语(即，含义“包含但不限于”)，并且也应被认为是诸如“基本上由…组成”或“由…组成”等术语的支持。
26、除非另有说明，“例如”、“等”、“或”的使用表示非排他性的替代而非限制。除非另有说明，使用“包括”是指“包括但不限于”。
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1.制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述氧化钆纳米颗粒具有10nm至100nm的尺寸。
3.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述非极性溶剂是2-丁酮。
4.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述非离子表面活性剂是特征在于亲水亲油平衡HLB为10至25且烷基链长度为12至64个碳原子的化学产品。
5.根据权利要求3所述的制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述非离子表面活性剂是聚(氧乙烯)壬基苯基醚((C2H4O)5·C15H24O)。
6.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述初级引发剂是偶氮二异丁腈(AIBN)。
7.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(
8.聚甲基丙烯酸甲酯的元件，特别是板或圆柱体，其包含相对于聚甲基丙烯酸甲酯为0.1质量％至4质量％，优选1.0质量％至3.0质量％的氧化钆(Gd2O3)纳米颗粒。
9.根据权利要求7所述的元件，其特征在于，其厚度为2cm至30cm。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述氧化钆纳米颗粒具有10nm至100nm的尺寸。
3.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述非极性溶剂是2-丁酮。
4.根据前述权利要求之一所述的制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的聚甲基丙烯酸甲酯的方法，其中，所述非离子表面活性剂是特征在于亲水亲油平衡hlb为10至25且烷基链长度为12至64个碳原子的化学产品。
5.根据权利要求3所述的制备含有氧化钆(gd2o3)纳米颗粒的...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·波蒂诺，G·泰斯特拉，A·加米娜塔，M·帕拉维西尼，A·马里尼，D·佩迪斯，S·斯利马尼，D·卡瓦洛，S·维西尼，
申请(专利权)人：国家核物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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