一种柔性轻质x射线防护材料
技术领域
1.本发明涉及一种柔性轻质x射线防护材料，属于功能高分子材料技术领域。
背景技术：
2.x射线在医疗诊断、安全检查、金属探伤等领域具有广泛的应用。随着其应用越来越广，引起的潜在危害也逐渐受到重视。长期暴露在x射线环境中，会对身体造成伤害，严重时会诱发癌症。
3.目前常见的x射线防护材料主要有混凝土、铅板和高分子复合材料等。混凝土用于保护固定目标。铅板密度大、笨重、不易加工、穿戴复杂，应用受限。高分子复合材料是将金属或金属氧化物与高分子材料混合，制作x射线防护材料。该类材料因为金属或金属氧化物与高分子材料相容性差，复合材料容易发生龟裂。因此，开发具有防护x射线防护功能的柔性轻质材料具有十分重要的意义。工业大学等高校和中科院研究所通过气相沉积方法对防护x射线材料进行研发，取得较大成果，但在柔性化和轻质化具有防护x射线功能材料方面研发不多，该领域具有柔性化和轻质化功能材料研发显得尤为重要。
技术实现要素：
4.为克服现有技术存在的x射线防护材料笨重、不易加工、穿戴复杂的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔性轻质x射线防护材料的制备方法。
5.为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
6.一种柔性轻质x射线防护材料，所述材料采用如下方法制备：
7.(1)将聚丙烯腈纤维加入质量浓度为5％～10％的1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7-烯(dbu)水溶液中进行水解反应，水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为2h～4h，浴比为1:30～1:50，获得含羧基的改性纤维。
[0008]
(2)将步骤(1)所得含羧基的改性纤维加入质量浓度为1％～10％的聚乙烯亚胺(pei)水溶液中进行酰胺化反应，酰胺化反应温度为60℃～100℃，反应时间为1h～3h，浴比为1:30～1:50，通过酰胺化反应在分子间形成网状结构，增强纤维断裂强度，获得交联纤维。
[0009]
(3)将步骤(2)所得交联纤维加入质量浓度为0.5％～5％的氢氧化钠水溶液中进行水解反应，水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为0.5h～2h，浴比为1:30～1:50，获得高羧基量的离子交换纤维；
[0010]
(4)将步骤(3)所得高羧基量的离子交换纤维加入铅离子浓度为100mg/l～1g/l的铅离子水溶液中，时间为0.5h～1h，浴比为1:20～1:50，所述离子交换纤维羧基上的阳离子与铅离子进行离子交换，通过离子交换作用，将铅离子负载到纤维材料表面，赋予其防护x射线的功能，将纤维取出干燥得到一种柔性轻质x射线防护材料。
[0011]
优选的，所述铅离子水溶液为醋酸铅水溶液。
[0012]
有益效果
[0013]
1.本发明提供了一种柔性轻质x射线防护材料，所述材料以聚丙烯腈纤维为原料，通过四步法改性工艺制备得到；聚丙烯腈纤维表面具有多个氰基，利于进行化学改性，首先将聚丙烯腈在dub溶液中水解，获得含少量羧基的改性纤维；其次通过酰胺化反应使改性纤维交联接枝形成网状结构，从而增强纤维断裂强度；再次将交联纤维进一步深度水解，提高纤维中羧基含量，以保证最后一步离子交换反应时能够负载更多的铅离子；最后将高羧基量的离子交换纤维加入铅离子水溶液中进行离子交换，通过离子交换作用，将液相中的铅离子负载到固体纤维材料表面，赋予其防护x射线的功能，铅离子与羧酸根结合紧密，不易发生龟裂。
[0014]
2.本发明提供了一种柔性轻质x射线防护材料，所述材料具有密度小、质量轻、易于成型的优点，x射线衰减率可达92％，能够解决医务人员在使用x射线诊断病情时对身体造成伤害的行业痛点，为医疗辐射环境中工作的人员提供更加舒适、多样的保护，在医疗防护领域有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0015]
下面结合具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
[0016]
x射线防护性能检测方法：按照gb 16757-2016《防护服装x射线防护服》检测x射线防护材料铅当量并计算x射线衰减率。
[0017]
聚丙烯腈纤维：购自齐鲁石化腈纶厂。
[0018]
实施例1
[0019]
一种柔性轻质x射线防护材料，所述材料采用如下方法制备：
[0020]
(1)将4kg聚丙烯腈纤维加入120l质量浓度为5％的dbu水溶液中，浴比为1:30，在80℃下水解反应2h，获得含羧基的改性纤维；
[0021]
(2)将步骤(1)所得含羧基的改性纤维加入120l质量浓度为1％的pei水溶液中，浴比为1:30，在60℃下酰胺化反应1h，获得交联纤维；
[0022]
(3)将步骤(2)所得交联纤维加入120l质量浓度为0.5％的氢氧化钠水溶液中，在80℃下水解反应时间为0.5h，浴比为1:30，获得高羧基含量的离子交换纤维；
[0023]
(4)将步骤(3)所得高羧基含量的离子交换纤维加入80l铅离子浓度为100mg/l的醋酸铅水溶液中进行离子交换，震荡吸附交换0.5h，浴比为1:20，将纤维取出干燥得到一种柔性轻质x射线防护材料。
[0024]
将实施例1制备得到的一种柔性轻质x射线防护材料制成1cm厚板材，按照gb 16757-2016《防护服装x射线防护服》检测x射线防护材料铅当量，检测得出铅当量为0.18mmpb，x射线衰减率为76％。
[0025]
实施例2
[0026]
一种柔性轻质x射线防护材料，所述材料采用如下方法制备：
[0027]
(1)将4kg聚丙烯腈纤维加入200l质量浓度为10％的dbu水溶液中，浴比为1:50，在100℃下水解反应4h，获得含羧基的改性纤维；
[0028]
(2)将步骤(1)所得含羧基的改性纤维加入200l质量浓度为10％的pei水溶液中，浴比为1:50，在100℃下酰胺化反应3h，获得交联纤维；
[0029]
(3)将步骤(2)所得交联纤维加入200l质量浓度为5％的氢氧化钠水溶液中，在100
℃下水解反应时间为2h，浴比为1:50，获得高羧基含量的离子交换纤维；
[0030]
(4)将步骤(3)所得高羧基含量的离子交换纤维加入200l铅离子浓度为1g/l的醋酸铅水溶液中进行离子交换，震荡吸附交换1h，浴比为1:50，将纤维取出干燥得到一种柔性轻质x射线防护材料。
[0031]
将实施例2制备得到的一种柔性轻质x射线防护材料制成1cm厚板材，按照gb 16757-2016《防护服装x射线防护服》检测x射线防护材料铅当量，检测得出铅当量为0.38mmpb，x射线衰减率为92％。
技术特征：
1.一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述材料采用如下方法制备：(1)将聚丙烯腈纤维加入质量浓度为5％～10％的1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7-烯水溶液中进行水解反应，浴比为1:30～1:50，获得含羧基的改性纤维；(2)将含羧基的改性纤维加入质量浓度为1％～10％的聚乙烯亚胺水溶液中进行酰胺化反应，浴比为1:30～1:50，获得交联纤维；(3)将交联纤维加入质量浓度为0.5％～5％的氢氧化钠水溶液中进行水解反应，浴比为1:30～1:50，获得高羧基量的离子交换纤维；(4)将高羧基量的离子交换纤维加入铅离子浓度为100mg/l～1g/l的铅离子水溶液中进行离子交换，交换时间为0.5h～1h，浴比为1:20～1:50，将纤维取出干燥得到一种柔性轻质x射线防护材料。2.根据权利要求1所述一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述铅离子水溶液为醋酸铅水溶液。3.根据权利要求1或2所述一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述步骤(1)中水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为2h～4h。4.根据权利要求1或2所述一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述酰胺化反应温度为60℃～100℃，反应时间为1h～3h。5.根据权利要求1或2所述一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述步骤(3)中水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为0.5h～2h。6.根据权利要求1所述一种柔性轻质x射线防护材料，其特征在于：所述铅离子水溶液为醋酸铅水溶液；所述步骤(1)中水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为2h～4h；所述酰胺化反应温度为60℃～100℃，反应时间为1h～3h；所述步骤(3)中水解反应温度为80℃～100℃，反应时间为0.5h～2h。
技术总结
本发明涉及一种柔性轻质X射线防护材料，属于功能高分子材料技术领域。所述方法采用四步法工艺，即(1)在DBU溶液中水解PAN材料，获得含羧基的改性纤维；(2)将改性纤维加入PEI水溶液中进行酰胺化反应，以PEI作交联剂在分子间形成网状结构，增强纤维断裂强度；(3)在氢氧化钠溶液中进一步水解PAN材料，获得高羧基含量的离子交换纤维；(4)通过离子交换作用，将铅离子负载到纤维材料表面，赋予其防护X射线的功能。所述X射线防护材料具有密度小、质量轻、易于成型的优点，克服了现有铅防护服穿戴笨重、样式简单的缺点，能够为医疗辐射环境中工作的人员提供更加舒适、多样的保护，具有广阔的应用前景。用前景。
技术研发人员：黄国庆 陈兆文 白亚楠 宋刚祥 范海明 孙世操 刘彦洋 王力 苗雷
受保护的技术使用者：邯郸派瑞电器有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2022/5/30