具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及核輻射防護材料的設計與制備領域，尤其涉及一種具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料及其制備方法，用于制作輻射防護服，輻射防護材料為三層結構，包括輻射警示層、輻射屏蔽層和溫度調節層；防護材料采用逐層加工方式，首先成型溫度調節層，將室溫硫化硅膠與相變儲能膠囊材料混合噴涂到脫模布上吹熱空氣固化，接著將室溫硫化硅膠與屏蔽功能填料混合噴涂到溫度調節層上吹熱空氣固化，最后室溫硫化硅膠與熒光粉材料混合噴涂在輻射屏蔽層上吹熱空氣固化；該材料具有良好的柔韌性、γ/X射線屏蔽性能，同時還具有輻射警示與溫度調節功能，是新型輻射防護服的優秀核心材料。
【專利說明】
具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料及其制備方法
技術領域
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[0001]本發明涉及一種具有輻射警示與溫度調節的柔性輻射防護材料及其制備方法，屬于核輻射防護領域、核輻射屏蔽材料制備技術領域。
【背景技術】
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[0002]隨著核技術應用在輻射加工、醫療診斷及國防軍事等方面發揮著越來越重要的作用，放射性從業人員的數目也隨之上升。但核技術發展給人們帶來應用的同時，各種射線也在某種程度上給人們帶來危害，因此，降低從業人員在各類放射性活動中的職業照射水平，保證放射性從業人員的生命健康極為重要。
[0003]傳統γ/X射線輻射防護服以鉛橡膠為主要材料，重量大、柔性差、射線屏蔽能力弱且具有生物毒性，逐漸將被淘汰；由于鉛橡膠防護服散熱差、不透氣，穿著舒適性差;如果防護服本身具備輻射警示作用，特定場所能有效提醒放射性從業人員存在輻射危險，提高安全防范效果。因此，如何解決傳統防護材料的缺陷，提供一種具有輻射警示與溫度調節的柔性無鉛射線防護材料，已成為本領域亟待解決的技術問題。
【發明內容】
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[0004]針對上述現有輻射防護材料的不足，本發明的目的在于提供了一種具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料及其制備方法，其具有良好的柔韌性、γ/X射線屏蔽性能，同時還具有輻射警示與溫度調節功能。
[0005]本發明采用如下技術方案:一種具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，用于制作輻射防護服，所述柔性輻射防護材料為三層結構，包括輻射警示層、輻射屏蔽層和溫度調節層;所述輻射屏蔽層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加吸收γ /X射線的金屬及氧化物粉末;所述的輻射警示層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加熒光粉材料;所述的溫度調節層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加相變儲能膠囊材料。
[0006]進一步地，所述輻射屏蔽層，按質量百分數計，包括室溫硫化硅膠基體材料10%?25 %，金屬及氧化物粉末65 %?85 %，助劑5 %?10 %。
[0007]進一步地，所述金屬及氧化物粉末為鎢粉、氧化鉍粉、鉭粉其中的一種或多種。
[0008]進一步地，所述福射警示層，按質量百分比計，包括室溫硫化娃膠基體材料35%?60%，熒光粉材料30%?55%，助劑5%?10%。
[0009]進一步地，所述熒光粉材料為硫化鋅摻銀、硫化鋅摻銅、硫化鋅摻鋁其中的一種或多種。
[0010]進一步地，所述溫度調節層，按質量百分比計，包括室溫硫化硅膠基體材料60%?85%，相變儲能膠囊材料10%?20%，助劑5%?10%。
[0011]進一步地，所述相變儲能膠囊材料為聚氨酯包覆石蠟顆粒材料、聚苯乙烯包覆石蠟顆粒材料中的一種或兩種。
[0012]進一步地，所述溫度調節層厚度為I?2mm，福射屏蔽層厚度為0.5?2mm，福射警示層厚度為0.2?0.5mm。
[0013]進一步地，所述金屬及氧化物粉末粒徑2?10um，相變儲能膠囊材料粒徑I?1um，熒光粉材料粒徑20?50umo
[0014]本發明還采用如下技術方案:一種具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法，具體步驟如下:
[0015](I)將室溫硫化硅膠液、助劑及相變儲能膠囊材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得溫度調節層；
[0016](2)將室溫硫化硅膠液、助劑及吸收γ /X射線的金屬及氧化物粉末材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-10min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射屏蔽層；
[0017](3)將室溫硫化硅膠液、助劑及熒光粉材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-10min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的輻射屏蔽層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射警示層；
[0018](4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
[0019]本發明具有如下有益效果:以室溫硫化硅膠為基體材料采用逐層加工方式獲得的柔性屏蔽材料，以室溫硫化硅膠為基體，加工方便，材料成型后柔軟易卷曲；由于相變儲能膠囊材料中石蠟溶解吸收熱量可以降低人體穿著防護服的體感溫度，增加舒適度;采用無鉛金屬及氧化物作為吸收γ /X射線功能填料無生物毒性;利用熒光粉材料受射線激發而發光的特性，設計出輻射警示層，該材料在具有輻射的場合將給予工作人員輻射危險警示;此夕卜，經過檢測，該材料還具有較高的力學強度和一定的耐輻照性能。本發明介紹的材料與傳統鉛橡膠相比具有更好的柔軟度，無生物毒性，且具備溫度調節及輻射警示功能，是良好的γ /X射線輻射防護服核心材料。
【附圖說明】
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[0020]圖1為具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料結構示意圖。
[0021]其中:
[0022]1-輻射警示層，2-輻射屏蔽層，3-溫度調節層。
【具體實施方式】
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[0023]本發明具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，用于制作輻射防護月艮，其中具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料為三層結構，包括輻射警示層
1、輻射屏蔽層2和溫度調節層3。其中，輻射屏蔽層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加吸收γ/X射線的金屬及氧化物粉末;輻射警示層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加熒光粉材料;溫度調節層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加相變儲能膠囊材料。
[0024]其中輻射屏蔽層，按質量百分數計，包括室溫硫化硅膠基體材料10%?25%，金屬及氧化物粉末65 %?85 %，助劑5 %?10 %。
[0025]其中輻射屏蔽層中金屬及氧化物粉末為鎢粉、氧化鉍粉、鉭粉其中的一種或多種。
[0026]其中輻射警示層，按質量百分比計，包括室溫硫化硅膠基體材料35%?60%，熒光粉材料30%?55%，助劑5%?10%。
[0027]其中輻射警示層中熒光粉材料為硫化鋅摻銀、硫化鋅摻銅、硫化鋅摻鋁其中的一種或多種。
[0028]其中溫度調節層，按質量百分比計，包括室溫硫化硅膠基體材料60%?85%，相變儲能膠囊材料10%?20%，助劑5%?10%。
[0029]其中溫度調節層中相變儲能膠囊材料為聚氨酯包覆石蠟顆粒材料、聚苯乙烯包覆石蠟顆粒材料中的一種或兩種。
[0030]進一步，本發明中溫度調節層厚度為I?2_，福射屏蔽層厚度為0.5?2_，福射警不層厚度為0.2?0.5mm。
[0031]進一步，本發明中，金屬及氧化物粉末粒徑2?10um，相變儲能膠囊材料粒徑I?10um，熒光粉材料粒徑20?50um。
[0032]本發明具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法，包括如下步驟:
[0033](I)將室溫硫化硅膠液、助劑及相變儲能膠囊材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得溫度調節層；
[0034](2)將室溫硫化硅膠液、助劑及吸收γ /X射線的金屬及氧化物粉末材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-10min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射屏蔽層；
[0035](3)將室溫硫化硅膠液、助劑及熒光粉材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-10min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的輻射屏蔽層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射警示層；
[0036](4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
[0037]下面通過三個實施例來對本發明作進一步的描述:
[0038]實施例1:
[0039]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料配方為:溫度調節層，室溫硫化硅膠60g，聚氨酯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料20g，助劑5g;輻射屏蔽層，室溫硫化硅膠10g，鎢粉25g，氧化鉍粉60g，助劑5g;輻射警示層，室溫硫化硅膠35g，硫化鋅摻銀熒光粉55g，助劑5g。其中聚氨酯包覆石錯的相變儲能膠囊顆粒材料粒徑為lum，媽粉粒徑2um，氧化祕粉粒徑2um，硫化鋅摻銀粉末粒徑20um。
[0040]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法步驟如下:
[0041](I)將室溫硫化硅膠液、助劑及聚氨酯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹150°C熱空氣，經過Ih后固化成型獲得溫度調節層；
[0042](2)將室溫硫化硅膠液、助劑、鎢粉和氧化鉍粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌5min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹150°C熱空氣，經過Ih后固化成型獲得輻射屏蔽層；
[0043](3)將室溫硫化硅膠液、助劑及硫化鋅摻銀熒光粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌5min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的屏蔽層上，吹150°C熱空氣，經過Ih后固化成型獲得輻射警示層；
[0044](4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
[0045]實施例2:
[0046]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料配方為:溫度調節層，室溫硫化硅膠70g，聚氨酯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料15g，助劑7g;屏蔽層，室溫硫化硅膠18g，鎢粉10g，氧化鉍粉60g，助劑7g;輻射警示層，室溫硫化硅膠50g，硫化鋅摻銀熒光粉40g，助劑7g。其中聚氨酯包覆石錯的相變儲能膠囊顆粒材料粒徑為5um，媽粉粒徑5um，氧化祕粉粒徑6um，硫化鋅摻銀粉末粒徑35um。
[0047]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法步驟如下:
[0048](I)將室溫硫化硅膠液、助劑及聚氨酯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌7min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹160°C熱空氣，經過0.7h后固化成型獲得溫度調節層；
[0049](2)將室溫硫化硅膠液、助劑、鎢粉和氧化鉍粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌7min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹160°C熱空氣，經過0.7h后固化成型獲得輻射屏蔽層；
[0050](3)將室溫硫化硅膠液、助劑及硫化鋅摻銀熒光粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌7min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的屏蔽層上，吹160°C熱空氣，經過0.7h后固化成型獲得輻射警示層；
[0051](4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
[0052]實施例3:
[0053]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料配方為:溫度調節層，室溫硫化硅膠85g，聚苯乙烯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料20g，助劑1g;屏蔽層，室溫硫化硅膠25g，媽粉I Og，鉭粉5g，氧化祕粉45g，助劑1g;福射警示層，室溫硫化娃膠60g，硫化鋅摻銀熒光粉40g，硫化鋅摻銅熒光粉15g，助劑10g。其中聚苯乙烯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料粒徑為I Oum，媽粉粒徑I Oum，鉭粉粒徑I Oum，氧化祕粉粒徑I Oum，硫化鋅摻銀粉末粒徑50um，硫化鋅摻銅粉末粒徑50um。
[0054]具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法步驟如下:
[0055](I)將室溫硫化硅膠液、助劑及聚苯乙烯包覆石蠟的相變儲能膠囊顆粒材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹170°C熱空氣，經過0.5h后固化成型獲得溫度調節層；
[0056](2)將室溫硫化硅膠液、助劑、鎢粉、鉭粉和氧化鉍粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹170 °C熱空氣，經過0.5h后固化成型獲得輻射屏蔽層；
[0057](3)將室溫硫化硅膠液、助劑、硫化鋅摻銀熒光粉及硫化鋅摻銅熒光粉加入真空脫泡攪拌機中攪拌lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的屏蔽層上，吹170°C熱空氣，經過0.5h后固化成型獲得輻射警示層；
[0058](4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
[0059]以上僅為本發明的三種實施方式，并非是對本發明范圍的限制，在具體的操作過程中，γ射線吸收功能填料粉末可選擇鉭粉、鎢粉、氧化鉍粉中的一種或幾種，相變儲能膠囊材料可選擇聚氨酯包覆石蠟材料、聚苯乙烯包覆石蠟材料其中的一種或多種，熒光粉材料為硫化鋅摻銀、硫化鋅摻銅、硫化鋅摻鋁其中的一種或多種，這些改變，皆可實現本發明之目的。
【主權項】
1.一種具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，用于制作輻射防護服，其特征在于:所述柔性輻射防護材料為三層結構，包括輻射警示層(1)、輻射屏蔽層(2)和溫度調節層(3);所述輻射屏蔽層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加吸收γ /X射線的金屬及氧化物粉末;所述的輻射警示層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加熒光粉材料;所述的溫度調節層采用室溫硫化硅膠為基體材料，添加相變儲能膠囊材料。2.如權利要求1所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述輻射屏蔽層，按質量百分數計，包括室溫硫化硅膠基體材料10 %?25%’金屬及氧化物粉末65%?85%，助劑5%?10%。3.如權利要求2所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述金屬及氧化物粉末為鎢粉、氧化鉍粉、鉭粉其中的一種或多種。4.如權利要求1所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述輻射警示層，按質量百分比計，包括室溫硫化硅膠基體材料35%?60 %，熒光粉材料30%?55%，助劑5%?10%。5.如權利要求4所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述熒光粉材料為硫化鋅摻銀、硫化鋅摻銅、硫化鋅摻鋁其中的一種或多種。6.如權利要求1所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述溫度調節層，按質量百分比計，包括室溫硫化硅膠基體材料60%?85 %，相變儲能膠囊材料10%?20%，助劑5%?10%。7.如權利要求6所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述相變儲能膠囊材料為聚氨酯包覆石蠟顆粒材料、聚苯乙烯包覆石蠟顆粒材料中的一種或兩種。8.如權利要求1所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述溫度調節層厚度為I?2mm，福射屏蔽層厚度為0.5?2mm，福射警示層厚度為0.2?0.5mm ο9.如權利要求1所述的具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料，其特征在于:所述金屬及氧化物粉末粒徑2?10um，相變儲能膠囊材料粒徑I?1um，焚光粉材料粒徑20?50um。10.如權利要求1-9任意一項所述具有輻射警示與溫度調節功能的柔性輻射防護材料的制備方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)將室溫硫化硅膠液、助劑及相變儲能膠囊材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-lOmin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到脫模布上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得溫度調節層； (2)將室溫硫化硅膠液、助劑及吸收γ/X射線的金屬及氧化物粉末材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-10min，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的溫度調節層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射屏蔽層； (3)將室溫硫化硅膠液、助劑及熒光粉材料加入真空脫泡攪拌機中攪拌5-1Omin，然后利用硅膠噴涂機將攪拌后的硅膠混合物均勻的噴涂到已成型的輻射屏蔽層上，吹150?170°C熱空氣，經過0.5?Ih后固化成型獲得輻射警示層； (4)材料固化成型后整體從脫模布上取出即得。
【文檔編號】A41D13/005GK106098127SQ201610395293
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日 公開號201610395293.7, CN 106098127 A, CN 106098127A, CN 201610395293, CN-A-106098127, CN106098127 A, CN106098127A, CN201610395293, CN201610395293.7
【發明人】湯曉斌, 倪敏軒, 張云, 陳托, 陳達
【申請人】南京航空航天大學