[發明專利]一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 202010171240.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111234098B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張明;張玉娟;段夢婷;王春宏;于士龍;胡麗敏
• 申請（專利權）人: 揚州大學;揚州幫杰新材料有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F222/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法。其步驟為：將1.00~5.00wt%甲基丙烯酸釓或丙烯酸釓、20~30.00wt%不飽和羧酸鉛、10~15.00wt%辛酸或壬酸、20.00~35.00wt%光學性能改性劑、15.00wt%~30.00wt%丙烯酰胺、2.50wt%甲基丙烯酸添加到三口燒瓶中，加熱攪拌溶解至體系澄清透明；再加入引發劑，待引發劑溶解后，將溶液灌入到模具中進行真空脫泡處理；最后進行梯度升溫聚合反應，聚合完成后降至室溫脫模得到高性能防輻射有機玻璃。本發明操作簡單，且得到的防輻射有機玻璃射線屏蔽性能高、透明性好、韌性好，硬度大，強度高，有望在同時具有中子和伽馬射線輻射的場所使用。

技術領域

本發明屬于同時含釓和鉛有機玻璃制備技術領域，一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法。

背景技術

隨著農業和工業生產、國防科研、放射醫學和原子能工業的迅速發展，各種射線得以廣泛應用。但在利用射線的同時，還應該避免射線帶來危害，尤其是核輻射中產生的具有很強貫穿力的中子和γ射線。在航空、核能、醫療等應用領域都要求應用透明的防輻射輻射材料，并且隨著科技的發展，其應用領域還將不斷拓寬。普通有機玻璃制品透明性好，但對各類射線的防護能力很弱。

與其他元素相比，釓的熱中子吸收截面非常大，約為46000靶，比稀土釤(5500靶)的熱中子吸收截面高出約八倍，是一種優良的中子吸收劑。將釓引入到有機玻璃中制成含釓有機玻璃，可以將有機玻璃的優異光學透明性、比重小的優點，與優異的屏蔽中子能力結合在一起，在國防中具有重要用途。材料對γ射線的屏蔽效果主要取決于入射光子與材料發生光電效應和康普頓效應的幾率的高低，而光電效應和康普頓效應都是光子與原子核外電子發生作用的結果。因此吸收原子的核外電子數量、內軌道電子能級大小和能級數量，軌道電子分布也都影響材料的屏蔽性能。鉛的原子序數為82，是原子量最大的非放射性元素，是最常用的γ射線屏蔽材料。因此釓和鉛元素引入有機玻璃，可以制備透明防輻射有機玻璃。

由于受保密限制，國內外關于防中子和γ輻射透明材料的研究報道較少，相關應用則幾乎沒有報道。在現有的關于防中子輻射透明材料的研究資料中，有文獻報導(稀土/高分子復合材料的研究進展)將稀土化合物與具有加成反應能力的含雙鍵有機物質如甲基丙烯酸進行配位化合，然后引入第二單體苯乙烯進行共聚合，制得的聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯-稀土共聚物具有屏蔽熱中子的能力及透光性，但是效果還沒有達到最佳，稀土元素含量較低，且不具備防γ射線的能力。目前針對防輻射有機玻璃的改性研究的難點在于很難同時兼具屏蔽性能，高的光學性能和較強的綜合力學性能。

發明人所在課題組具有同時含釓和鉛防輻射有機玻璃的研究經驗，但是此材料還是以防中子為主，釓含量較高，添加鉛元素是為了屏蔽釓吸收中子后放出的二次γ射線。由于其在核工業領域的應用場合多以靜態為主，對于材料的力學性能要求不高。針對飛機和坦克這樣的動態使用環境，對防輻射有機玻璃的使用要求是具有優異的射線屏蔽性能、透明性好、綜合力學性能高。因此，制備高性能防輻射有機玻璃具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法，包括以下步驟：

稱取1.00～5.00wt％甲基丙烯酸釓或丙烯酸釓、20.00～30.00wt％不飽和羧酸鉛、10.00～15.00wt％辛酸或壬酸、20.00～35.00wt％光學性能改性劑、15.00wt％～30.00wt％丙烯酰胺、2.50wt％甲基丙烯酸，各組分質量百分比之和為100％，將各組分添加到容器中，加熱攪拌溶解至體系澄清透明；再加入引發劑，待引發劑溶解后，將溶液灌入到模具中進行真空脫泡處理；最后進行梯度升溫聚合反應，聚合完成后降至室溫脫模得到高性能防輻射有機玻璃。

進一步的，一種高性能防輻射有機玻璃及其制備方法，包括以下步驟：