[發明專利]聚丙烯酸金屬鹽/氧化硼材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410596439.5
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104277173A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 楊洪;汪趁時;林保平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F2/48;C08K3/38;B29C43/58;G21F1/02
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種聚合物材料，特別涉及一種聚丙烯酸金屬鹽/氧化硼復合材料、制備方法以及其用途。

背景技術

電離輻射已經廣泛的存在和應用于當代科學技術的許多領域，人類在享受由此而獲得便利的同時，也十分重視對輻射的防護。僅就輻射的生物學效應以及危害而言，輻射防護的目的在于：既要保護個人和他們的后代以及全體人類，又要允許進行那些可能產生輻射照射的必要活動，所以輻射防護的目的在于防止有害的非隨機性效應，并限制隨機性效應的發生率，使之達到可以接受的水平。因而射線防護器材的研制、生產與推廣應用，是常規民用衛生防護工作的重點，也是軍用領域射線防護的重要組成部分。

現在的輻射屏蔽材料，一般都使用鉛有機玻璃、鉛織物、鉛纖維代替密度高的鉛板，這些防護材料對低能射線吸收性能好，密度小，方便，成本低廉，受到了廣泛的應用。新型的防護材料具有質輕、防護性能優良、易于產業化和無毒的特點。例如，文獻(Nuclear?Instruments?and?Methods?in?Physics?Research?Section?B,2003,207(3),257-262)報道了一種防輻射玻璃，其特征制備方法在于將具有輻射防護能力的金屬氧化物(氧化鉛、氧化硼等)按照一定比例與氧化鋅、氧化鉍共融。文獻(Nuclear?Instruments?and?Methods?in?Physics?Research?Section?A,2004,522(3),455-461)報道了一種防中子輻射材料，其特征制備方法是將氟化鋰、碳化硼與交換樹脂在一定容器內攪拌后澆鑄成型。文獻(Materials?&?Design,2009,30(3),862-866)報道了一種BaPbO₃/Al復合材料，其特征制備方法是將BaPbO₃粉末與鋁粉混合球磨后經過淬火工藝制備。文獻(China?Plastics?Industry,2008,36,67-71)報道了一種防輻射有機玻璃，其特征制備方法是將鉛離子通過離子交換等手段接枝到樹脂中，并測定了所制材料的防輻射性能。

隨著輻射在越來越多的領域的應用，傳統的材料已難以滿足各種防護器材生產的需求。自70年代末開始，逐步開發、生產了各類特制的防護材料。這些材料大多以有機聚合物為骨架材料，以具有吸收射線功能的屏蔽劑微粉為填料，經一定工藝復合而成。這樣的復合材料既結合了聚合物材料的易加工性能，又能保證一定的屏蔽效率，同時材料中的大量輕元素對低能光子、中子有很好的屏蔽、吸收作用。聚丙烯酸樹脂是最常用的一種通用聚合物之一，其加工性能優良，成型簡單；而且丙烯酸單體很活潑，容易接枝其他活潑金屬離子，這使得聚丙烯酸類復合材料成為一類密度低、質量低卻具有高射線吸收性的新型防輻射材料。

已公開的輻射屏蔽材料存在三個顯著的問題，一是制備工藝較復雜；二是鉛元素或其他稀土元素在基底材料中不能很好地均勻分散，容易團聚，降低了屏蔽性能；三是制備的材料往往輻射屏蔽性能單一，只能屏蔽γ射線或中子，而不能同時屏蔽掉兩種輻射。例如，文獻(Acta?Physica?Sinica,2009,9,6604-6608)報道了一種聚丙烯酸鉛輻射防護材料，其特征制備方法是采用熱引發自由基聚合法先在水性溶劑中制備聚丙烯酸鉛固體顆粒，再通過球磨后壓塑成型，該方法使用了大量溶劑，導致最終產品中氣泡等空穴的存在，降低了屏蔽效率，而且只對γ射線具有屏蔽效應。文獻(Acta?Polymerica?Sinica,2010,5,582-587)報道了一種聚丙烯酸鉛/環氧樹脂輻射防護材料，其特征制備方法是γ輻照接枝共聚制備復合材料，其制備條件較為苛刻，對γ射線防護有一定的效果，但對中子屏蔽作用卻不大，影響了其在工業上的加工和應用。文獻(Materials?Engineering,2003,4,17-18)報道了一種B₄C/Al復合材料，對中子屏蔽有一定的效果，由于以B₄C陶瓷為承載體，此類復合材料塑性較差，又由于Pb的缺失對γ射線的屏蔽效果也存在缺陷。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于克服傳統聚丙烯酸類材料制備條件苛刻，添加的功能粒子很難均勻分散，制備的材料輻射屏蔽性能單一的缺點，提供一種聚丙烯酸金屬鹽/氧化硼復合材料及其制備方法和應用。

技術方案：本發明的制備聚丙烯酸金屬鹽/氧化硼復合材料方法，包括以下步驟：