CN101245497A - 一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种x－射线屏蔽纤维及其制造方法，其制备步骤包括：(1)配制高聚物溶液，同时加入硫酸钡粉末，溶胀；(2)采用双螺杆挤出机将掺有硫酸钡粉末，经溶胀的高聚物充分溶解，混合溶液经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出，并在冷冻液中形成冻胶丝；(3)冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸及定型，形成x－射线屏蔽纤维。该纤维可应用于增强混凝土，检测纤维增强混凝土中纤维的分布情况，或者是用于高剂量x－射线辐射区建筑混凝土中的纤维增强材料，同时起到防止x－射线泄漏的辅助作用。
Description
技术领域
本发明属屏蔽纤维及其制造方法，特别是涉及一种用于增强混凝土，可检测纤维增强混凝土中增强纤维分布或者起到x-射线屏蔽作用的纤维及其制造方法。
背景技术
纤维混凝土具有高强度、高韧性、高阻裂、高耐久性、高体积稳定性和优良工作性。但是由于无法在不损伤混凝土的情况下得知纤维在混凝土中的分布情况，因此对纤维在混凝土中的机理和作用现在主要是靠理论推测，从宏观上进行研究，或破坏性检测，造成不必要的浪费，因此有必要研究一种无损探测的方法。
本发明研制的一种可以吸收x-射线的纤维，添加到增强的混凝土后可在无损情况下，用x-射线检测纤维的分布情况，分析造成缺陷的原因。另外对于有些x-射线浓度较高的地方，比如医院的x-光室等地方，在墙壁等地方的混凝土用x-射线屏蔽纤维增强，可以增强混凝土墙壁对x-射线的吸收，减少x-射线的泄漏。
采用常规纺丝方法制备的x-射线屏蔽纤维，纤维的强度和加工性能较差，不能用作增强材料。本发明目的是提供一种可直接用于增强混凝土的x-射线屏蔽纤维。所采用的冻胶纺丝和高倍拉伸方法，初生纤维可以是比较粗的纤维，在经过多倍拉伸后制得合适纤度的纤维。由于从喷丝头挤出时的纤维具有较普通纤维更大的直径，因此可以纺制含有较多x-射线屏蔽材料的纤维，最终纤维具有较高的x-射线屏蔽物质含量，纤维对x-射线的吸收较大。同时多倍拉伸使纤维具有较高的抗拉强度和杨氏模量，特别适合用作混凝土的增强体。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，通过在冻胶纺溶液中添加粉体，经冻胶纺丝，高倍拉伸及后处理制造一种新型的x-射线屏蔽纤维，该纤维不易被X线穿透，并且性能稳定，不能被强酸、强碱等破坏。
本发明的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，步骤包括：
(1)配制高聚物溶液，同时加入高聚物质量分数为40～80％的硫酸钡粉末，溶胀；
(2)采用双螺杆挤出机将掺有硫酸钡粉末，经溶胀的高聚物充分溶解，混合溶液经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出，并在冷冻液中形成冻胶丝；
(3)冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸及定型，形成x-射线屏蔽纤维。
所述的高聚物选自高聚合度聚乙烯醇(PVA)或者超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，聚丙烯(UHMWPP)粉末或粒料的一种或几种；
所述的溶剂为二甲基亚砜、白油、乙二醇、十氢化萘等；
所述的硫酸钡粉末粒径为1-5μm；
所述的溶胀是指溶胀时间5～60分钟，温度15～120℃；
所述的双螺杆各区温度范围为110～210℃，凝固冷却液温度-10～10℃；
所述的萃取是指萃取液选自甲醇、乙醇、汽油、丙酮水溶液的一种，纤维在紧张状态下进入萃取浴槽，由超声波进行振荡以加强萃取效果，连续萃取时间3～15分钟；
所述的一级拉伸是指一级拉伸比2.5～4.0倍，拉伸温度40～150℃，拉伸速度30～160米/分；
所述的二级拉伸是指二级拉伸比2.8～6倍，拉伸温度80～150℃；
所述的三级拉伸是指三级拉伸比3～5倍，拉伸温度90～170℃，总拉伸倍数为21～80倍；
所述的定型是指热风定型温度110～200℃。
所述的x-射线屏蔽纤维是指单丝纤度为20～5000dtex。
本发明的有益效果：
(1)采用冻胶纺丝成形法制取x-射线屏蔽纤维，纤维中含有较高浓度的x-射线屏蔽材料-硫酸钡，具有x-射线屏蔽功能；
(2)采用冻胶纺丝方法，纤维具有比常规纺丝要高的强度和模量，并且不用做成皮芯结构，简化了制造工艺，提高了x-射线屏蔽的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
原料：聚乙烯醇粉料、聚合度1750，硫酸钡∶聚乙烯醇粉料(wt％40∶60)溶剂为二甲基亚砜。
按溶液浓度20％配料。溶胀时间10分钟，温度：50℃，双螺杆温度，一段区：170℃；二段区：175℃；三段区：180℃。
增压泵温度，165℃、压力80kg/cm2。纺丝组件压力，70kg/cm2。
凝固浴温度，-1℃。一级拉伸倍率：2.6，拉伸温度：50℃。拉伸速度：45m/mm。萃取液：无水甲醇，萃取保留时间3分钟。二级拉伸2.9倍，拉伸温度85℃；三级拉伸比3.5倍，拉伸温度115℃。热风定型115℃，测得PVA单丝直径：0.45mm，强度：2.2cN/dtex；模量31cN/dtex；伸长18％。
实施例2
原料：聚乙烯粉料，分子量：2×106。硫酸钡∶聚乙烯粉料(wt％50∶50)溶剂为白油。
按溶液浓度10％配料。溶胀时间45分钟，温度：100℃。
双螺区温度：一段区：175℃；二段区：185℃；三段区188℃。
增压泵温度：170℃，压力85kg/cm。
纺丝组件压力：75kg/cm2。
凝固浴温度：-6℃。一级拉伸倍率：2.75，拉伸温度65℃，拉伸速度60m/min。萃取液二甲苯，萃取保留3.5时间分钟。二级拉伸比2.95倍，拉伸温度95℃，三级拉伸比3.4倍，拉伸温度135℃。热风定型125℃。测得PE单丝直径0.45mm，纤维强度：15.3cN/dtex；模量：152cN/dtex；伸长：5％。
实施例3
原料：聚丙烯粉料，分子量5×105。硫酸钡∶聚丙烯粉料(wt％40∶60)溶剂为白油。
按溶液浓度10％配料。溶胀时间：20分钟，温度：120℃。
双螺杆温度：一段区：180℃；二段区190℃；三段区：195℃。
增压泵温度：195℃，压力80kg/cm2。纺丝组件压力：75kg/cm2。
凝固浴温度：-7℃。一级拉伸倍率：2.5倍，拉伸温度70℃，拉伸速度60m/min。萃取液汽油：萃取停留时间3分钟。二级拉伸比2.85倍，拉伸温度95℃；三级拉伸比3.5倍，拉伸温度140℃。热风定型温度145℃，纤维强度11cN/dtex，模量104cN/dtex，伸长9％。
Claims (10)
1. 一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，包括下列步骤：
(1)配制高聚物溶液，同时加入高聚物质量分数为40～80％的硫酸钡粉末，进行溶胀；
(2)采用双螺杆挤出机将掺有硫酸钡粉末，经溶胀的高聚物充分溶解，混合溶液经增压泵、计量泵、纺丝组件挤出，并在冷冻液中形成冻胶丝；
(3)冻胶丝经超声波萃取、热风干燥、多级拉伸及定型，形成x-射线屏蔽纤维。
2. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：高聚物是高聚合度聚乙烯醇(PVA)或者超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，聚丙烯(UHMWPP)粉末或粒料的一种或几种。
3. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：溶剂是二甲基亚砜、白油、乙二醇、十氢化萘等。
4. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：硫酸钡粉末粒径是1-5μm。
5. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：溶胀是指溶胀时间5～60分钟，温度15～120℃。
6. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：双螺杆各区温度范围为110～210℃，凝固冷却液温度-10～10℃。
7. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：萃取液选自甲醇、乙醇、汽油、丙酮水溶液的一种，连续萃取时间3～15分钟。
8. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：多级拉伸一级拉伸是指一级拉伸比2.5～4.0倍，拉伸温度40～150℃，拉伸速度30～160米/分；二级拉伸是指二级拉伸比2.8～6倍，拉伸温度80～150℃；三级拉伸是指三级拉伸比3～5倍，拉伸温度90～170℃，总拉伸倍数为21～80倍。
9. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：定型是指热风定型温度110～200℃。
10. 根据权利要求1所述的一种x-射线屏蔽纤维及其制备方法，其特征在于：x-射线屏蔽纤维的单丝纤度是20～5000dtex。
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2007
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