一种防护射线的复合材料、制备方法及其应用与流程

本发明涉及d06m10/06领域，具体涉及一种防护射线的复合材料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着科学技术日新月异的发展和进步，加之技术改造的不断深入，射线在科研、工业、放射医学等方面广泛应用，为社会的科技进步、经济发展和健康文明带来了不可估量的益处，但是，射线对人体有害，必须对工作人员做好防护射线的措施。迄今为止，在个体防护的装备方面，国内外仍沿用铅制品，铅为致癌物质，生产过程以及使用过程对环境和接触人员危害较大。

2、cn103824605a公开了一种无铅防电离辐射复合材料，制备原料包含硫酸钡粉、氧化铁粉、钨及其化合物、镉及其化合物，得到的复合材料无毒、不污染环境、生产工艺简单；cn113307601a提供了一种无铅硅基电离辐射屏蔽材料的制作方法和用途，用改性后的硅基材料制作的防辐材料，具备高防辐射性能且具有高强度、耐冲击、高抗蚀、尺寸稳定、安全、无害、抗老化的特性。

3、但是上述专利公开的铅防电离辐射复合材料，使用时，需要具有一定的厚度，才可以达到屏蔽效果，如何在材料更薄的情况下，仍然具有很好的屏蔽能力，保证材料应用领域的多样性，是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明一方面提供了一种防护射线的复合材料，按质量份计，包括75-98份改性钨粉、2-25份尼龙、0.01-1份偶联剂。

2、作为一种优选的技术方案，所述改性钨粉的制备原料包括：钨粉和偶联剂a。

3、优选的，所述钨粉的平均粒径为2-30μm。

4、进一步优选的，所述钨粉的平均粒径为3-10μm。

5、优选的，所述偶联剂a选自硅烷偶联剂kh-550、kh-560、kh-570、a-171、kh-792、kh-602中的任一种。

6、作为一种优选的技术方案，所述改性钨粉的制备方法包括以下步骤：

7、(1)偶联剂a溶液配制；

8、(2)改性钨粉制备。

9、作为一种优选的技术方案，所述偶联剂a溶液配制具体为：称量1-100ml的偶联剂a倒入大烧杯中，向大烧杯中添加工业酒精，到100-2000ml，用玻璃棒搅拌混匀，完成偶联剂a溶液的配制。

10、作为一种优选的技术方案，所述改性钨粉制备包括以下步骤：

11、a、称取2-30kg的钨粉，用粉铲将其送入搅拌桶内，然后缓缓地倒入100-2200ml的偶联剂a溶液。

12、b、恒温水浴并搅拌；

13、c、烘干。

14、作为一种优选的技术方案，所述恒温水浴的温度为55-65℃，优选为60℃。

15、作为一种优选的技术方案，所述搅拌过程的转速为60-500r/min，时间为40-60min。

16、优选的，所述搅拌过程在搅拌初期为间歇式搅拌，持续1-5min，直到钨粉末和粘结剂溶液基本混合均匀，然后开始连续搅拌，这样可以防止溶液飞溅，检查粉末状态直至干燥松散时，停止搅拌。

17、作为一种优选的技术方案，所述烘干过程具体为：将搅拌好的粉末取出，均匀的平摊在烘料盘上。

18、优选的，所述烘干温度为110-130℃，烘干时1.5-3h。

19、作为一种优选的技术方案，所述尼龙选自尼龙6、尼龙66、尼龙12中的任一种。

20、优选的，所述尼龙为pa6。

21、作为一种优选的技术方案，所述偶联剂选自硅烷偶联剂kh-550、kh-560、kh-570、a-171、kh-792、kh-602中的任一种。

22、本发明另一方面提供了所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：

23、s1：配料；

24、s2：熔融共混。

25、作为一种优选的技术方案，所述配料过程为：按比例称量改性钨粉、尼龙、偶联剂并混合。

26、作为一种优选的技术方案，所述熔融共混在密炼机中进行。

27、优选的，所述熔融共混的温度为210-250℃，更优选的，温度为235℃。

28、优选的，所述熔融共混的时间为15-30min，更优选的，时间为20min。

29、x射线束通过某种物质时的衰减效果主要取决于该物质的厚度、原子密度和原子序数，金属钨具有高的密度和原子序数，作为理想的防辐射材料具有很多的优势，射线屏蔽效果非常好，此外钨材料不产生二次电子辐射。由于钨具有的这些物理特性，使其成为制作屏蔽件的首选材料。为了实现在材料更薄的情况下，仍然具有很好的屏蔽能力，保证材料应用领域的多样性，需要提高钨粉在复合材料中的固含量，但是粉末含量的增加，势必会影响复合材料的力学性能，防护射线能力和力学性能此消彼长，如何平衡这两种性能，申请人进行了大量的实验。

30、申请人发现，控制钨粉的添加量为75％-98％，平均粒径为2-30μm，可以实现在材料更薄的情况下，仍然具有很好的屏蔽能力，当钨粉平均粒径大于30μm时，形成的复合材料的孔隙率较大，防护射线能力下降，而当钨粉平均粒径过小时，由于钨粉的加入量过多，无法形成稳定的网状结构。

31、另外，申请人在大量实验中创造性地发现，控制熔融共混的温度为210-250℃可以进一步提高复合材料的力学性能，并且更容易脱膜，申请人认为可能的原因是，该温度区间下，混合物分散更均匀，偶联剂可以更好的实现钨粉和尼龙材料的交联，空间网状结构更加紧密，均匀，从而提高了力学性能，实现了复合材料的容易脱膜。

32、本发明第三个方面提供了所述复合材料的应用，使用所述复合材料制备防护射线的产品，如防护射线的盒子、板材，与其他金属等材料制备防护射线的产品等。

33、比如将所述复合材料制作成x射线出射处屏蔽盒，包括注塑成型，和半成品加工作业。

34、注塑成型包括以下步骤：调用对应产品的注塑机参数文件，烘干原料，安放模具，注塑机开机，注塑，最后打开安全门，取出成品，放在定型模上自然冷却，为防止成品可能出现的变形，在冷却过程中，用重物压在其上。待注塑产品冷却后，对其逐个进行仔细检查，保证产品没有出现裂纹、翘曲等缺陷。

35、加工作业包括以下步骤：按照图纸输入cnc加工中心，设定路径，按照设定路径进行打孔，开槽等加工动作，加工结束，用金属去污粉水溶液或酒精擦拭并用压缩气体吹干放入物料盒，即可得到图1所述的钨尼龙盒子，也就是x射线出射处屏蔽盒。

36、有益效果

37、1、控制钨粉的添加量为75％-98％，平均粒径为2-30μm，可以实现在材料更薄的情况下，仍然具有很好的屏蔽能力。

38、2、控制熔融共混的温度为210-250℃可以进一步提高复合材料的力学性能，并且更容易脱膜。

39、3、本发明工艺方法简单，不添加铅，无毒无害，不会对人体造成伤害，不会对环境造成污染，所用材料常见，因此减少了工艺的复杂性，不需要另行生产原材料。

技术特征：

1.一种防护射线的复合材料，其特征在于，按质量份计，包括75-98份改性钨粉、2-25份尼龙、0.01-1份偶联剂。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述改性钨粉的制备原料包括：钨粉和偶联剂a。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述钨粉的平均粒径为2-30μm。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述偶联剂a选自硅烷偶联剂kh-550、kh-560、kh-570、a-171、kh-792、kh-602中的任一种。

5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述改性钨粉的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述尼龙选自尼龙6、尼龙66、尼龙12中的任一种。

7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂kh-550、kh-560、kh-570、a-171、kh-792、kh-602中的任一种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融共混在密炼机中进行。

10.根据权利要求1-7任一项所述的复合材料的应用，其特征在于，使用所述复合材料制备防护射线的产品。

技术总结
本发明提供一种防护射线的复合材料及制备方法，按质量份计，包括75‑98份改性钨粉、2‑25份尼龙、0.01‑1份偶联剂。本发明工艺方法简单，不添加铅，无毒无害，不会对人体造成伤害，不会对环境造成污染，所用材料常见，因此减少了工艺的复杂性，不需要另行生产原材料。

技术研发人员：李邦译,郭春艳,朱玉斌
受保护的技术使用者：上海六晶科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15