Полімерний композиційний матеріал для захисту від м’якого рентгенівського випромінювання

Полімерний композиційний матеріал для захисту від м'якого рентгенівського випромінювання, який включає високомолекулярне зв'язуюче і поглинальний компонент, який відрізняється тим, що як поглинальний компонент містить металоксидний комплекс - відходи металургійного та кремнеземного виробництв компонентного складу, мас ч Fe2O3=50, АІ2О3=10, Сг2О3=20, ТЮ3=20, а як високомолекулярне зв'язуюче - полімер з групи поліуретанів або поліефірів термоеластопластичний поліуретан, термопластична поліуретансечовина або поліетилентерефталат, і додатково поверхнево-активну речовину з розріджувачем у співвідношенні 1 10, при такому співвідношенні компонентів, мас ч Винахід відноситься до області одержання полімерних матеріалів з захисними властивостями від рентгенівського випромінювання і може бути використаний для виготовлення виробів і конструкцій для індивідуального і колективного захисту персоналу і цивільного населення від проникаючого рентгенівського і у-випромінювання при роботах в медичних, наукових і навчальних закладах ВІ [2], що містить високомолекулярне зв'язуюче, зокрема поліпропілен і поліакрилонітрил, і поглинаючий компонент, конкретно іонообмінну сполуку на основі поліакрилової кислоти, який містить від 50 до 100% ІОНІВ важких металів Mn, Cd, Pb Коефіцієнт ослаблення матеріалу за прототипом для випромінювання з енергією 122кЕв становить 2 8см2/г для 6-шарового матеріалу Однак одним з основних недоліків тканих матеріалів є те, що існує небезпека пропускання випромінювання в місцях сходження ниток На практиці цей недолік усувається шляхом застосування декількох (6 - 8) шарів тканини, що значно збільшує вагу виробів з них Виготовлення захисного матеріалу за прототипом являє собою багатостадійний процес, зокрема обробка поглинаючого компонента включає З операції прищеплення поліакрилової кислоти або омилення поліакрилонітрилу, заміщення юну водню в кислотному угрупуванні на іон лужного металу, заміна юну лужного металу на іон багатозаря ДОМІ матеріали на основі полімерів, СТІЙКІСТЬ та захисна дія яких підвищується при введенні наповнювачів - матеріалів з великою питомою вагою РЬ, ВХСУ, Cd, W, Аи Полімери, що містять дисперсні наповнювачі, мають перевагу перед чистими металами вони економічніші, мають меншу масу, є корозійно стійкими, застосування полімерного зв'язуючого дозволяє відливати захисні деталі будь-якої форми і виготовлювати одяг для захисту від рентгенівського випромінювання [1] Прототипом пропонованого винаходу є композиційний текстильний матеріал КТМ ВИОН КН-1 високомолекулярне зв'язуюче поглинальний компонент поверхнево-активна речовина 100 20 - 70 0,1 - 0,2 О (О ю 56201 дного металу Технологія одержання захисного матеріалу за прототипом не дозволяє переробляти відходи виробництва, оскільки при підвищенні температури іони металів можуть відщеплюватися від кислотних угрупувань і матеріал втрачає захисну функцію Окрім того, захисний матеріал за прототипом екологічно небезпечний, тому що повсякденний контакт з важкими металами шкодить організму людини Завданням пропонованого винаходу є створення полімерного композиційного матеріалу, який забезпечує захист від рентгенівського випроміню2 вання з коефіцієнтом поглинання 10 - 60см /г в діапазоні енергій 10 - ЮОкЕв, зменшення ваги виробів з нього шляхом зниження питомої ваги (густини), оптимізацію технології одержання і переробки, екологічну безпеку пропонованого матеріалу Поставлене завдання вирішується тим, що полімерний композиційний матеріал для захисту від м'якого рентгенівського випромінювання, що включає високомолекулярне зв'язуюче і поглинаючий компонент, згідно пропонованого винаходу, як поглинаючий компонент містить металооксидний комплекс (МОК) - відходи металургійного та кремнеземного виробництв компонентного складу (мас ч ) Fe2O3 = 50, АІ2О3 = 10, Сг2О3 = 20, ТЮ2 = 20, а як високомолекулярне зв'язуюче - полімер з групи поліуретанів або поліефірів термоеластопластичний поліуретан (ТЕПУ), термопластична поліуретансечовина (ТПУС) або поліетилентерефталат (ПЕТФ) і додатково поверхнево-активна речовина (ПАР) з розріджувачем у співвідношенні 110 при такому співвідношенні компонентів (мас ч) поглинаючий компонент 20 - 70 високомолекулярне зв'язуюче 100 ПАР 0,1-0,2 Як поглинаючий компонент використовують металооксидний комплекс (МОК), який є відходом металургійного і кремнеземного виробництв, компонентний склад якого в мас ч Fe2O3 = 50, АІ2О3 = 10, Сг2О3 = 20, ТЮ2 = 20, ЗОВНІШНІЙ вигляд - порошок, червонуватого відтінку, розмір часточок ~60мкм, густина 4,26г/см3, т топл 1640°С (розкладається) Як поверхнево-активну речовину (ПАР з розріджувачем у співвідношенні 1 10) використовують натрієву сіль алкілсульфонової кислоти (ПАР), торгова марка "Сул ьфонат-поро шок", формула (Cnl-bn+iCmbbm+OSHSOsNa, де n+m 11 - 17, с в %, ОВ-90, NaCI - 7, вуглеводнів (що не омилюються) 2, Fe - 0,01, ЗОВНІШНІЙ вигляд - білий порошок, добре розчинний у диметилформаміді, дистильованій воді, добрий пшоутворювач, і розріджувач диметилформамід (ДМФА) чи нітробензол (НБз) Як високомолекулярне зв'язуюче при виготовленні еластичних плівкотвірних полімерних матеріалів використовують термоеластопластичний поліуретан (ТЕПУ) - наприклад, ТЕПУ, одержаний на основі олігооксипропіленгліколю (мол маса 1000 - 2000), 4,4'-дифенілметанандмзоціанату або суміші ізомерів 2,4- 2,6-толуілендизоціанату і 1,4бутандюлу, при виготовленні плит з полімерних композитів - термопластична поліуретансечовина (ТПУС) наприклад, ТПУС, одержана на основі олігоетиленглікольадипшату чи олігодіетиленглікольадипшату (мол маса 2000 - 3000), суміші ізомерів 2,4- 2,6толуїлендмзоціанату чи 4,4'-дифенілметанандмзоціанату і 3,3'-дихлор-4,4'діамінодифетлметану, при виготовленні конструкційних матеріалів (KM) поліеталентерефталат (ПЕТФ), марка 030110-литий Приклад 1 В ємність до попередньо затертої суміші, що містить 20,0масч поглинаючого компонента МОК і 0,1масч ПАР з розріджувачем (ДМФА) у співвідношенні 1 10, нагрітої до 120°С, при безперервному перемішуванні додають порціями ЮО.Омасч ТЕПУ і для повного суміщення інгредієнтів перемішують 4 ± 1год Суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа, при цьому ДМФА видаляється разом з повітрям Розтоплену суміш виливають на тефлонову підложку для одержання плівкового матеріалу Одержаний матеріал має масовий коефіцієнт ослаблення ц/р 10,9см2/г, що перевищує значення для зразка порівняння, але має істотно меншу густину (2,01 г/см3) Аналогічно одержують полімерний матеріал за прикладом №8К, який містить ЮОмас ч ТЕПУ і 0,2мас ч ПАР з розріджувачем ДМФА у співвідношенні 1 10 Характеристики матеріалу на основі ТЕПУ, що не містить наповнювача, (приклад №8К) наведено в таблиці Приклад 2 В ємність до попередньо затертої суміші, що містить ЗО.Омасч поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем ДМФА у співвідношенні 1 10, нагрітої до 120°С, при безперервному перемішуванні додають порціями ЮО.Омасч подрібнених ВІДХОДІВ ТЕПУ і для повного суміщення інгредієнтів переміщують 4 ± 1год Розріджувач видаляється у всіх наведених прикладах, як у прикладі 1 Розтоплену суміш виливають на тефлонову підложку Характеристики матеріалу наведено в таблиці Приклад З В ємність, що містить суміш 40мас ч поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем ДМФА у співвідношенні 1 10, нагріту до 120°С, при безперервному перемішуванні порціями вводиться ЮОмас ч порошкоподібного ТЕПУ Перемішану таким чином протягом 4 ± 1год суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа і пресують зразки необхідної форми та розмірів Характеристики матеріалу наведено в таблиці Приклад 4 В ємність, що містить суміш 50мас ч поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем ДМФА у співвідношенні 1 10, нагріту до 90°С, при безперервному перемішуванні порціями вводять ЮОмас ч порошкоподібної ТПУС Перемішану таким чином протягом 4 ± 1год суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа і пресують зразки необхідної форми та розмірів Аналогічно одержують матеріал №9К Матеріал на основі ТПУС, що не містить наповнювача (приклад №9К), має масовий коефіцієнт ослаблення 4,7см2/г Характеристики матеріалів наведено в таблиці Приклад 5 В ємність, що містить суміш бОмас ч , поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем ДМФА у співвідношенні 1 10, нагріту до 90°С, при безперервно 56201 му перемішуванні порціями вводять ЮОмасч подрібнених ВІДХОДІВ ТПУС Перемішану таким чином протягом 4 ± год суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа і пресують зразки необхідної форми та розмірів Характеристики матеріалу наведено в таблиці Приклад 6 В ємність, що містить суміш 50мас ч поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем НБз у співвідношенні 1 10, нагріту до 180 - 200°С, при безперервному перемішуванні порціями вводиться 10Омас ч порошкоподібного ПЕТФ Перемішану протягом 4 ± 1год суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа і пресують зразки необхідної форми та розмірів Аналогічно одержують матеріал №10К Характеристики матеріалів наведено в таблиці Приклад 7 В ємність, що містить суміш 70мас ч поглинаючого компонента МОК і 0,15масч ПАР з розріджувачем НБз у співвідношенні 1 10, нагріту до 180 - 200°С при безперервному перемішуванні порціями вводиться ЮОмасч подрібнених ВІДХОДІВ ПЕТФ Перемішану протягом 4 ± 1год суміш дегазують при залишковому тиску 1,ЗкПа і пресують зразки необхідної форми і розмірів Характеристики матеріалу наведено в таблиці З наведених прикладів і таблиці випливає, що пропонований захисний матеріал однорідний по поглинаючій здатності і не вимагає багаторазового нашарування, тому його густина (питома вага) значно нижча у порівнянні з прототипом (див Табл) Обробка поглинаючого компонента включає одну стадію - порівнянні з прототипом (див Табл) - змочування його ПАР з розріджувачем (розріджувач пізніше випаровується) Пропонований захисний матеріал термостійкий, що дозволяє повторно використовувати як відходи виробництва, так і готові вироби Пропонований матеріал екологічно безпечний як у процесі виробництва, так і експлуатації виробів, а також недорогий, бо поглинаючий компонент являє собою відходи металургійного і кремнеземного виробництв Таблиця Склад полімерних матеріалів Приклад Високомолекулярне зв'язуюче № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8К 9К 10К 11К 12 ТЕПУ мас ч ТПУС мас ч ПЕТФ мас ч Поглинаючий ПАР з розріджувачем у компонент СПІВВІДН 1 1 0 МОК мас ч ПАР мас ч 20 0,1 ЗО 0,15 40 0,15 100 50 0,15 100 60 0,15 100 50 0,15 100 70 0,15 0,2 100 0,25 100 0,3 5 95 0,1 Прототип полімерний текстильний матеріал КТМ ВИОН КН-1 високомолекулярне зв'язуюче, зокрема поліпропілен і поліакрилонітрил, поглинаючий компонент, конкретно юннообмінна сполука на основі поліакрилової кислот з вмістом від 50 до 100% ІОНІВ Mn, Cd, Pb 100 100 100 100 Література 1 Натансон Э М , Ульберг З Р Коллоидные металлы и металлополимеры К, «Наукова думка», 1971 С 240-241 2 Бенецкий Б А Разработка концепции индивиду Властивості матеріалів Масовий коеф ослаблення, см2/г 10,9 15,9 25,9 38,5 50,7 41,7 69,3 4,7 4,7 5,1 408 2-8 Густина, г/см3 2,01 2,41 2,82 3,22 3,62 3,35 4,11 1,2 1,2 1,46 5,24 11,46 альной защиты от облучения при тяжелых радиационных авариях и реализация ее на основе композиционных текстильных материалов Диссертация на соискание степени доктора наук М , 1999 Физический институт им Лебедева ПН С 71-76 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24