【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料及其制備方法，屬于非織造制造領(lǐng)域和核輻射防護(hù)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、在涉核行業(yè)(諸如核反應(yīng)堆、醫(yī)療行業(yè))或其他輻射源中通常因裂變、衰變或儀器直接激發(fā)而釋放出帶能量的α粒子、β粒子、x射線(xiàn)、γ射線(xiàn)和中子，統(tǒng)稱(chēng)為電離輻射或核輻射。電離輻射的射線(xiàn)波長(zhǎng)短、頻率高、質(zhì)量高，當(dāng)照射人體時(shí)會(huì)誘導(dǎo)發(fā)生病變，對(duì)操作人員造成傷害；當(dāng)設(shè)備裝置、材料等物質(zhì)曝露在電離輻射條件下，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、活化及性能降低，從而使用壽命降低提前報(bào)廢。由于α、β粒子在空氣中和固體中的射程很短，因此無(wú)需特殊的屏蔽，而x射線(xiàn)、γ射線(xiàn)和中子的穿透能力很強(qiáng)，因此必須對(duì)其防護(hù)以減少對(duì)人體的傷害。
2、目前，醫(yī)療行業(yè)常用的射線(xiàn)防護(hù)材料為重金屬鉛，但是，重金屬鉛有毒性且在40-80kev有弱吸收，因此無(wú)鉛射線(xiàn)防護(hù)材料的研究顯得極為重要。鑭系稀土元素的k層吸收邊從鑭的38.9kev到镥的63.3kev，能夠彌補(bǔ)鉛的“弱吸收邊”。現(xiàn)有射線(xiàn)防護(hù)服大多采用重金屬與橡膠共混成型、pvc擠壓成型或pu涂層成型獲得柔性片層材料制備而成，主要存在不透氣、悶熱、重量重等缺點(diǎn)。將重金屬等射線(xiàn)屏蔽材料加入到纖維中，再由纖維制成無(wú)紡布進(jìn)行射線(xiàn)防護(hù)，可以解決射線(xiàn)防護(hù)材料不透氣的問(wèn)題。
3、本專(zhuān)利技術(shù)擬采用兩種途徑制備x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，一種是將含重金屬的聚乙烯醇纖維制成絮片，在絮片的表面通過(guò)磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層；另一種是在含重金屬元素的聚乙烯醇纖維表面，通過(guò)磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層，再制備成絮片。本專(zhuān)
4、上述對(duì)
技術(shù)介紹
的陳述僅是為了方便對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)方案(使用的技術(shù)手段、解決的技術(shù)問(wèn)題以及產(chǎn)生的技術(shù)效果等方面)的深入理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料及其制備方法。所述x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料既能滿(mǎn)足屏蔽高能射線(xiàn)的需求，又能在40-80kev具有優(yōu)異的x/γ射線(xiàn)屏蔽性能，解決了鉛材料在此區(qū)域的弱吸收。
2、一種x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其通過(guò)含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維形成絮片后，在絮片上下表面分別通過(guò)磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層而獲得；或者通過(guò)在含重金屬元素聚乙烯醇纖維表面，磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層，然后與高收縮纖維、水溶性維綸、熱熔粘結(jié)纖維通過(guò)干法或濕法工藝制成無(wú)紡絮片而獲得。所述x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料具有良好的防護(hù)性能。
3、所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維中的重金屬可以選自鍺、鋯、鈮、錫、鋇、鉿、鉭、鎢、錸、鉍中的一種或幾種，重金屬的添加量在91重量％至93重量％的范圍內(nèi)。
4、所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維的重量份數(shù)分別為90重量％至95重量％、3重量％至5重量％、0至3重量％和1重量％至2重量％。
5、所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維要經(jīng)過(guò)表面處理，所述表面處理包括物理處理和化學(xué)處理，所述物理處理包括等離子體、電子束輻照、電暈等；所述化學(xué)處理包括用濃度為20％的鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等的一種。
6、所述絮片可以采用以下方法制備：
7、方法1：將含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維和熱熔粘結(jié)纖維，經(jīng)過(guò)開(kāi)松、混合，并將梳理設(shè)備料斗位置上移，在刺輥控制下輸入梳理機(jī)入口時(shí)利用重力穩(wěn)定進(jìn)入梳理機(jī)進(jìn)行梳理加工，進(jìn)行多次鋪設(shè)成網(wǎng)、針刺和噴膠工序，然后熱粘合、干燥、卷繞獲得防護(hù)絮片層；該方法與常規(guī)的絮片制造設(shè)備和工藝不同，在常規(guī)工藝中由于高原子序數(shù)重金屬聚乙烯醇纖維密度大，鋪設(shè)成網(wǎng)形成的絮片容易下墜造成絮片斷裂，為此，本方法采用預(yù)設(shè)高臺(tái)鋪設(shè)成網(wǎng)、針刺和噴膠，然后斜向下以一定角度輸送進(jìn)行后續(xù)熱粘合、干燥和卷繞；也可以在鋪設(shè)成網(wǎng)的傳送裝置底部加裝不銹鋼或者高強(qiáng)耐磨尼龍防墜幕簾，兩邊由齒輪驅(qū)動(dòng)前行，一直到后面的熱粘合、干燥工序，直至卷繞、裁片形成成品；或者
8、方法2：將含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維，在水溶液中攪拌混合制成懸浮漿，用泵輸送到高濃度漿槽中，經(jīng)多次沖漿加水稀釋到上網(wǎng)濃度，流送到斜網(wǎng)流漿箱，再輸送到斜網(wǎng)成型網(wǎng)的表面，負(fù)壓脫水成型，然后轉(zhuǎn)移烘干成型獲得絮片。在轉(zhuǎn)移烘干中，復(fù)合濕纖維網(wǎng)通過(guò)底部的網(wǎng)狀幕簾傳送帶傳輸，防止由于中間防護(hù)層絮片密度大容易下墜斷裂，在傳送的后半段底部設(shè)有一排排氣孔，通過(guò)氣體在復(fù)合材料的內(nèi)部沖擊作用，增加其蓬松性。
9、所述絮片表面磁控濺射的磁性材料包括釤鈷(smco)、鋁鎳鈷(alnico)、鐵鉻鈷(fecrco)、鐵氧體等。
10、所述稀土氧化物選自氧化鑭、氧化鈰、氧化釹、氧化鐠、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鉺、氧化鐿中的一種或幾種。
11、所述磁性材料在絮片上下表面的厚度為50μm至200μm；所述稀土氧化物在絮片上下表面的厚度為50μm至200μm。
12、經(jīng)表面處理后的含重金屬元素的聚乙烯醇纖維，在經(jīng)過(guò)磁控濺射裝置時(shí)，纖維處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)便于磁性材料和稀土氧化物在纖維表面形成均勻的氧化層。
13、所述屏蔽復(fù)合纖維中重金屬元素、磁性材料和稀土氧化物的重量比為70重量％至80重量％：5重量％至10重量％：15重量％至20重量％；含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維的重量比為90重量％至95重量％：3重量至％至4重量％：0至3重量％：2重量％至3重量％。
14、本專(zhuān)利技術(shù)的效果：
15、(1)纖維混合均勻并且整體粘結(jié)性好：由于高原子序數(shù)重金屬聚乙烯醇纖維密度大、硬度高，采用傳統(tǒng)的一次成型絮片干法工藝，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體針刺、水刺三維結(jié)合且輸送容易下墜斷裂，為此，通過(guò)多次鋪網(wǎng)、針刺和噴膠的方式實(shí)現(xiàn)重金屬纖維的均勻混合、三維結(jié)合；
16、絮片輸送過(guò)程中無(wú)斷裂：可以采用預(yù)設(shè)高臺(tái)進(jìn)行鋪設(shè)成網(wǎng)、針刺和噴膠并以向下傾斜一定角度的方式傳輸減少絮片的下墜，也可以在鋪設(shè)成網(wǎng)的傳送裝置底部加裝不銹鋼或者高強(qiáng)耐磨尼龍防墜幕簾，兩邊由齒輪驅(qū)動(dòng)前行，承接絮片的下墜力。
17、(2)濕法工藝絮片在傳輸過(guò)程中無(wú)斷裂、蓬松性好：復(fù)合濕纖維網(wǎng)通過(guò)底部的網(wǎng)狀幕簾傳送帶傳輸，防止由于絮片密度大容易下墜斷裂，在傳送的后半段底部設(shè)有一排排氣孔，通過(guò)氣體在復(fù)合材料的內(nèi)部沖擊作用，增加其蓬松性。
18、(3)將重金屬元素、磁性材料和稀土氧化物有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)高原子序數(shù)碰撞損耗、電磁波磁損耗和稀土的中子俘獲等射線(xiàn)防護(hù)機(jī)理，既能滿(mǎn)足屏蔽高能射線(xiàn)的需求，又能代替鉛應(yīng)用于40～80kev的x射線(xiàn)防護(hù)領(lǐng)域，提高了射線(xiàn)防護(hù)性能和應(yīng)用范圍。
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1.一種X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，其通過(guò)含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維形成絮片后，在絮片上下表面分別通過(guò)磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層而獲得；或者
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維中的重金屬選自鍺、鋯、鈮、錫、鋇、鉿、鉭、鎢、錸、鉍中的一種或幾種，重金屬的添加量在91重量％至93重量％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維的重量份數(shù)分別為90重量％至95重量％、3重量％至5重量％、0-3重量％和1重量％-2重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維要經(jīng)過(guò)表面處理，所述表面處理包括物理處理和化學(xué)處理，所述物理處理包括等離子體、電子束輻照、電暈，所述化學(xué)處理包括用濃度為20％的鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述絮片表面或重金屬纖維表面磁控濺射的磁性材料包括釤鈷、鋁鎳鈷、鐵鉻鈷和鐵氧體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述稀土氧化物選自氧化鑭、氧化鈰、氧化釹、氧化鐠、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鉺、氧化鐿中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述磁性材料在絮片上下表面的厚度為50μm至200μm，所述稀土氧化物在絮片上下表面的厚度為50μm至200μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，經(jīng)表面處理后的含重金屬元素的聚乙烯醇纖維，在經(jīng)過(guò)磁控濺射裝置時(shí)，纖維處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)便于磁性材料和稀土氧化物在纖維表面形成均勻的氧化層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述屏蔽復(fù)合纖維中重金屬元素、磁性材料和稀土氧化物的重量比為70重量％至80重量％：5重量％至10重量％：15重量％至20重量％；含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維的重量比為90重量％至95重量％：3重量至％至4重量％：0至3重量％：2重量％至3重量％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，其通過(guò)含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維形成絮片后，在絮片上下表面分別通過(guò)磁控濺射工藝依次濺射磁性材料和稀土氧化物薄膜層而獲得；或者
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維中的重金屬選自鍺、鋯、鈮、錫、鋇、鉿、鉭、鎢、錸、鉍中的一種或幾種，重金屬的添加量在91重量％至93重量％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維、高收縮纖維、水溶性維綸和熱熔粘結(jié)纖維的重量份數(shù)分別為90重量％至95重量％、3重量％至5重量％、0-3重量％和1重量％-2重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述含重金屬元素的聚乙烯醇纖維要經(jīng)過(guò)表面處理，所述表面處理包括物理處理和化學(xué)處理，所述物理處理包括等離子體、電子束輻照、電暈，所述化學(xué)處理包括用濃度為20％的鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的x/γ射線(xiàn)屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述絮片采用以下方法制備：
6.根據(jù)權(quán)利要求...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉三民，請(qǐng)求不公布姓名，巫瑛，周永洪，陳太球，陸鋒，李飛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海全宇生物科技遂平有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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