Сцинтилятор на основі поліорганосилоксанового каучуку

Изобретение относится к области разработки материалов для измерения ионизирующих излучений и может быть использовано при изготовлении эластичных сцинцилляторов на основе полиорганосилоксановых каучуков, применяемых при детектировании b-и g-излучений. Известен сцинциллятор, выбранный в качестве прототипа, содержащий полиорганосилоксановый каучук, полидиметилсилоксан или полидифенилсилоксан или их смесь, катализатор отверждения оловоорганическое соединение, вулканизующий агент, силоксановый олигомер, содержащий гидридные звенья, первичную и вторичную люминесцирующие добавки [1]. Недостатком сцинтиллятора является высокая температура отверждения, что требует больших затрат электроэнергии, сложность технологического процесса изготовления сцинтиллятора, обусловленная тем, что в качестве вулканизующего агента используют полигидридсилоксановый олигомер, поэтому отверждение каучука необходимо проводить под вакуумом из-за выделяющегося водорода, В основу изобретения поставлена задача создания сцинтиллятора на основе полиорганосилоксанового каучука, который за счет содержания нового компонента и количественного соотношения всех компонентов обеспечивал бы снижение температуры, отверждения композиции при сохранении сцинтилляционной эффективности сцинтиллятора, что, в свою очередь, снизило бы затраты электроэнергии. Решение задачи обеспечивается тем, что в сцинтилляторе на основе полиорганосилоксанового каучука, содержащего катализатор - оловоорганическое соединение, вулканизующий агент, первичную и вторичную люминесцирующие добавки, согласно изобретению, в качестве вулканизующего агента содержит эфир ортокремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: Первичная люминесцирующая добавка 1,3 - 2,5 Вторичная люминесцирующая добавка 0,03 - 0,4 Катализатор 0,05 - 0,1 вулканизующий агент 8,0 - 10,0 Каучук Остальное В качестве люминесцирующей добавки может быть использована любая добавка, применяемая в пластмассовых сцинтилляторах, но лучшие результаты показали те, которые растворимы в спиртах, например, 2,5-дифенилоксазол (PPO), 2-(4-бифенилил)-5-фенилоксазол (BPO) и другие. В качестве вторичной люминесцирующей добавки может быть использован любой смеситель спектра, применяемый для этих целей: 1,4-ди-2-(5-фенилоксазолил)-бензол (POPOP) или тетрафенилбутадиен (ТРБ). Применение в качестве вулканизующего агента эфира ортокремниевой кислоты позволяет снизить температуру отверждения сцинтиллятора. Выделение в процессе отверждения спирта не вызывает ухудшения сцинтилляционной эффективности сцинтиллятора, так как первичные люминесцирующие добавки в нем растворимы. Применение в качестве вулканизующего агента эфира ортокремниевой кислоты обеспечивает хорошую растворимость первичных люминесцирующих добавок, например, растворимость 2,5-дифенилоксазола (PPO) в тетраэтоксисилане выше 10г/100г. Соотношение компонентов, в сцинтилляторе выбрано в процессе проведения экспериментов и является оптимальным. Уменьшение содержания вулканизующего агента менее 8,0мас.% приведет к снижению механической прочности сцинтиллятора, нарушению его целостности в процессе эксплуатации, снижению сцинтилляционных параметров. Увеличение содержания вулканизующего агента более 10,0мас.% приведет к снижению эластичности сцинтиллятора, его хрупкости, что способствует образованию дефектов в сцинтилляторе при извлечении его из формы и снижению сцинтилляционных параметров. Увеличение содержания катализатора более 0,1мас.% приводит к снижению времени жизнеспособности композиции, что способствует образованию дефектов в сцинтилляторе из-за неполного удаления воздушных включений, образовавшихся в процессе перемешивания компонентов. Уменьшение содержания катализатора менее 0,05мас.% приводит к увеличению времени отверждения и нуждается в повышенной температуре. Уменьшение содержания первичной люминесцирующей добавки менее 1,0мас.% приводит к уменьшению сцинтилляционной эффективности сцинтиллятора. Увеличение содержания первичной люминесцирующей добавки более 2,5мас.% приводит к незначительному увеличению сцинтилляционной эффективности, уменьшению прозрачности за счет поглощения света собственного излучения. Уменьшение содержания вторичной люминесцирующей добавки менее 0,02мас.% приводит к уменьшению сцинтилляционной эффективности сцинтиллятора. Увеличение содержания вторичной люминесцирующей добавки более 0,5мас.% приводит к ухудшению прозрачности сцинтиллятотора за счет перепоглощениясвета собственного излучения. В табл.1 представлены сцинтилляционные характеристики сцинтиллятора на основе полиорганосилоксанового. каучука с различным содержанием катализатора, вулканизующего агента, первичной и вторичной люминесцирующих добавок, отверждаемых при комнатной температуре. Как видно из табл.1, только при параметрах, соответствующих заявляемым, обеспечивается достижение решаемой задачи (примеры 2, 3, 4), выход за граничные пределы (примеры 1, 5) приводит к ухудшению сцинтилляционных характеристик сцинтиллятора. В табл.2 и 3 представлены сцинтилляционные характеристики сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с предлагаемым решением и прототипом. Пример 1. В стеклянный бюкс взвешивали 1,8г 2,5-дифенилоксазола (PPO) и 0,22г 1,4-ди-2-(5фенилоксазолил)-бензол (POPOP), добавляли 88,9г полиметилфенилсилоксанового каучука, смесь тщательно перемешивали до полного растворения добавок, затем вводили 0,08г катализатора октоата олова и 9,0г тетраэтоксисилана. Смесь вновь тщательно перемешивали, вакуумировали в течение 10 минут до полного удаления воздушных включений и заливали приготовленный состав в формы, на внутреннюю поверхность которых был нанесен антиадгезионный слой. Выдерживали в формах в течение 48 часов до полного отверждения сцинтилляторов, а затем извлекали сцинтилляторы из форм и проводили измерения сцинтилляционных характеристик сцинтилляторов. Одновременно изготавливали сцинтилляторы в соответствии с прототипом. В качестве первичной люминесцирующей добавки использовали 2,5дифенилоксазол (PPO) - 1,8г, в качестве вторичной люминесцирующей добавки -1,4-ди-2-(5дифенилоксазолил)-бензол (POPOP) - 0,22г. Вводили 87,9г полиметилфенилсилоксанового каучука. Смесь тщательно перемешивали до полного растворения добавок. Затем вводили в качестве катализатора октоат олова 0,08г, в качестве вулканизующего агента - силоксановый олигомер, содержащий гидридные звенья 12г. Приготовленный состав заливали в формы, на внутреннюю поверхность которых был нанесен антиадгезионный слой. Отверждение сцинтилляторов проводили под вакуумом при температуре 150°C в течение 8 часов. Затем охлаждали вакуум-сушильный шкаф, извлекали сцинтилляторы из форм и проводили измерения сцинтилляционных характеристик сцинтилляторов. В табл.2 приведены результаты измерений сцинтилляционной эффективности сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с прототипом и заявляемым сцинтиллятором. Как видно из табл.2, сцинтилляционная эффективность сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с заявляемым решением, не хуже сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с прототипом. Пример 2. В стеклянный бюкс взвешивали 1,7г 2-(4-бифенилил)-5-фенилоксазол (BPO) и 0,15г 1,4-ди-2(5фенилоксазолил)-бензол (POPOP), добавляли 89,09г полиметилфенилсилоксанового каучука, смесь тщательно перемешивали до полного растворения добавок. Затем вводили катализатор - диэтилолово дикаприлоловокислое - 0,06г и этилсиликат - 32 - 9,0г. Смесь вновь тщательно перемешивали, вакуумировали в течение 10 минут до полного удаления воздушных включений и заливали в формы, на внутреннюю поверхность которых был нанесен антиадгезионный состав. Выдерживали в формах в течение 48 часов до полного отверждения сцинтилляторов, которые затем извлекали из форм и проводили измерения сцинтилляционных характеристик сцинтилляторов. Одновременно изготавливали сцинтилляторы в соответствии с прототипом. Взвешивали 1,7г 2-(4бифенилил)-5-фенилоксазол (BPO) и 0,17г 1,4-ди-2-(5-фенилоксазолил)-бензол (POPOP), добавляли 86,05г полиметилфенилсилоксановрго каучука, смесь тщательно перемешивали до полного растворения добавок. Затем вводили катализатор октоат олова - 0,08г, силоксановый олигомер, содержащий гидридные звенья 12г. Смесь перемешивали, заливали в формы, на внутреннюю поверхность которых был нанесен антиадгезионный слой. Отверждение сцинтилляторов проводили под вакуумом при температуре 150°C в течение 8 часов. Затем охлаждали вакуум-сушильный шкаф, извлекали сцинтилляторы из форм и проводили измерения сцинтилляционных характеристик сцинтилляторов. В табл.3 приведены результаты измерений сцинтилляционной эффективности сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с прототипом и заявляемым решением. Как видно из табл.3, сцинтилляционная эффективность сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с предлагаемым решением, не хуже сцинтилляторов, изготовленных в соответствии с прототипом. Таким образом, полученные результаты подтверждают, что изготовление детекторов в соответствии с заявляемым решением позволяет снизить температуру отверждения сцинтиллятора при сохранении хорошей сцинтилляционной эффективности.