CN102690579A

CN102690579A - 一种自脆型放射性去污涂料的制备方法

Info

Publication number: CN102690579A
Application number: CN2012102010155A
Authority: CN
Inventors: 周元林; 李银涛; 谢长琼; 李迎军
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest Jiaotong University; Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: CN102690579B

Abstract

本发明公开了一种自脆型放射性去污涂料的制备方法，该涂料由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯两种单体经乳液共聚而成，在制备的聚合物乳液中加入交联剂使乳液中聚合物分子链段络合、交联，喷涂成膜固化后能自行脆裂剥离，达到与受污对象分离的目的；在制备的聚合物乳液加入一定的络合剂，对放射性核素粒子具有络合吸附作用，从而达到清除放射性核素的目的。该自脆型涂料可应用于一般场合及复杂结构部件表面的放射性去污，去污后产生的脆片可机械收集，能够减少操作人员的受辐照剂量。

Description

一种自脆型放射性去污涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及核污染去污技术领域，尤其涉及的是一种自脆型放射性去污涂料的制备方法。

背景技术

在核退役和各种核应急事故响应中，去除放射性核素污染都是关键问题。去污是指去除或减轻表面放射性污染的过程，去污的目的是为了降低设施和环境的放射性活度，以实现设施继续安全使用或进行场地开放。去污过程的实质是使放射性污染物从去污对象的表面转移到次生废物中。去污技术大部分是从其他技术领域中移植过来的，然后又根据放射性去污的工作特点(如辐射危害问题、再污染问题、要求的去污系数高等)加以改进发展。现在实际使用的去污过程大体可以分为两大类：物理去污和化学去污。传统的物理去污方法有擦拭、表层剥离等，化学去污为用化学溶剂(有机溶剂、酸液、络合物溶液、盐溶液等)清洗污染区域、设施等。这些去污方法取得了一定的效果解决了一些实际问题；但存在去污效果不理想或产生很多新的废物、废液等问题。目前，核设施去污已应用了多种现代的物理和化学手段，如超声、等离子体、激光、超临界技术、电化学方法等，就目前的各种去污技术而言，各种技术均存在一定的局限性。污染部件的基体材料、污染物种类、去污对象等，均对去污技术的选择有制约作用。因而在实际核设施运行或退役过程中，去污往往是多种技术的综合应用。

可剥离涂膜去污技术是新近发展起来的一种去污方法，它是指研制出一种具有剥离去污功能的新型材料，它在涂布之前，一般为液态型涂料，在涂布于受污染的设施、设备表面之后，经过一段时间的自然风干，在设施表面形成一层薄膜体，与一般的涂料所不同的是，所形成的这层涂料薄膜体可以再次通过机械或者人工操作，将其剥离设备表面，同时由于涂料在设备表面经历一系列化学和物理作用而将设备表面原有的污染物剔除或部分清除，最终经过一次或若干次操作，最终达到对受污染设备表面去污目的。一般意义上的可剥离去污涂料，是以含有官能团的一种或多种高分子聚合物为基体(各类橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、过氯乙烯等)，并在其与溶剂的混合物中加入若中的功能型助剂，这包括：成膜助剂、乳化功能助剂、浸润剂、分散剂、功能型活性助剂、去污功能助剂等。该种去污技术施工方便，安全，无二次污染，产生废物可压缩焚烧，特别适用其他方法难于施工的场合，如巨大的核反应堆外壳，大型设备，工作大厅等都可以用喷涂的方法方便进行表面去污。这种方法的局限性在于它对多孔性粗糙物件、复杂结构部件去污效果较差，同时在剥膜的过程中会对操作人员产生一定辐照剂量。

发明内容

本发明旨在制备一种放射性去污涂料，在涂覆于受污染对象表面后，其固化成膜后能自行脆裂剥离，同时达到去污的目的。这种新型去污涂料可用于多孔性粗糙物件、复杂结构部件表面去污，同时其产生的废物(脆片)可机械收集，减少操作人员的受辐照剂量。

本发明的技术方案如下：

一种自脆型放射性去污涂料的制备方法，量取聚合物乳液，用NaOH溶液调节PH值为7.5～9.0，搅拌15～30分钟，加入聚合物交联剂，搅拌15～30分钟，密封静置12小时，即得去污涂料；其中聚合物交联剂的体积为聚合物乳液体积的15～25％。

所述的制备方法，所述聚合物乳液的制备方法为，以合成的聚合物乳液总质量为100份计：

A：制备单体预乳化物：将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)加入烧杯中，再加入去离子水，搅拌使十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚完全溶解后，加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸(MAA)，并强力搅拌形成稳定的单体预乳化物；单体1即甲基丙烯酸甲酯(MMA)用量：5～7.5份；单体2即甲基丙烯酸(MAA)用量：2.5～7.5份；单体1与单体2质量比在1∶1至3∶1，两者总质量份数在10～15份；十二烷基苯磺酸钠(SDBS)：0.02～0.06份，用量为单体总质量的0.2～0.4％；脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)：0.08～0.24份，用量为单体总质量的0.8～1.6％；去离子水：4～7.5份，用量为单体总质量的40～50％；

B：制备引发剂溶液：将过硫酸钾(K₂S₂O₈)加入烧杯中，再加入去离子水搅拌使其完全溶解，形成引发剂溶液；引发剂用量：0.05～0.15份，引发剂用量为单体总质量的0.5～1.0％；去离子水用量为引发剂质量90～100倍；

C：聚合物乳液的制备：在反应釜中加入61.8～81.2份去离子水和0.06～0.18份(用量为单体总质量的0.6～1.8％)十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，搅拌升温至75～85℃后，加入1/3体积步骤A制备的单体预乳化物，搅拌15～30分钟后加入2/3体积的步骤B制备的引发剂溶液，搅拌反应15～30分钟后，再同时滴加剩余的引发剂溶液和单体预乳化液，滴加时间控制在15～100分钟左右。滴加完成后保温反应3～4小时，冷却后出料。

针对可剥离去污技术的不足之处，本发明进行自脆型放射性去污涂料的研制。自脆型涂料的概念是涂料涂布于受污对象表面固化成膜后能自行脆裂剥离，同时达到去污的效果。该涂料由两种单体经乳液共聚而成。采用甲基丙烯酸作为乳液聚合产物中的“软”单体，给予乳液一定的成膜性能；采用甲基丙烯酸甲酯为乳液聚合产物中的“硬”单体，使得乳液干燥成膜后具有一定的脆性。在制备的聚合物乳液中加入交联剂使得乳液中聚合物分子链段络合、交联后，喷涂成膜固化后能自行脆裂剥离，达到与受污对象分离的目的；同时，在制备的聚合物乳液加入一定的络合剂，对放射性核素粒子具有络合吸附作用，从而达到清除放射性核素的目的。本发明制备的共聚物乳液去污涂料可应用于相关部门的表面放射性去污中，并为后续的工作提供参考。

附图说明

图1为本发明技术路线图；

图2为本发明工艺流程图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

一、聚合物乳液合成

1.1单体预乳化物的制备

将5.5g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和21.5g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)加烧杯中，再加入870g去离子水，搅拌使十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚完全溶解后，加入1500g甲基丙烯酸甲酯(MMA)和500g甲基丙烯酸(MAA)，并强力搅拌形成稳定的单体预乳化物。

1.2引发剂溶液的制备

将15.2g过硫酸钾(K₂S₂O₈)加入烧杯中，再加入1170g去离子水搅拌使其完全溶解，形成引发剂溶液。

1.3聚合物乳液的合成

在30L反应釜加入15.1kg去离子水和20.5g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，搅拌升温至82℃后(搅拌速度：500r/min)，取1.1中制备的单体预乳化物，加入1/3体积单体预乳化物，搅拌30分钟后，取1.2中制备的引发剂溶液，加入2/3体积的引发剂溶液，搅拌反应30分钟后，再同时滴加剩余的引发剂溶液和单体预乳化液，滴加时间控制在100分钟左右。滴加完成后保温反应4小时，冷却后出料，如有不溶物需过滤。

二、去污涂料的配制

2.1聚合物交联剂的制备

取氯化锌750g和乙二胺四乙酸二钠(乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na₂)为核素络合剂)300g放入大烧杯中，加去离子水3600mL搅拌，待澄清后，加入浓氨水1700mL，搅拌，溶解，密封，冷却，即得聚合物交联剂备用。

2.2去污涂料的制备

量取聚合物乳液10L，用NaOH溶液调节PH值为8.0，搅拌15min(转速250～400r/min)，加入聚合物交联剂1950mL，搅拌30分钟(转速500-900r/min)，密封静置12小时，即得去污涂料。

2.3去污涂料的粘度调节

去污涂料制备后密封静置12小时后，测其粘度(一般大于1000mPa·s)，用去离子水逐步稀释至目标粘度值(200～800mPa·s)，密封储存。

三、脆化及去污效果评价

选取金属、漆面木板、玻璃、大理石等不同材质表面，划出20cm×20cm区域，将制备的涂料涂覆于介质表面，涂覆厚度2mm，在室温下放置36小时内发生成膜脆化，其脆片尺寸为2～6cm。

按GB/T14057-93、IAEA安全丛书48号的试验方法进行涂料的去污效果评价实验。选取金属、漆面木板、玻璃、大理石等不同材质表面，划出5cm×5cm区域各2～3块。使用CoMo170表面放射性沾染仪进行本底测量。在介质表面划定的区域内布放不同放射性表面活度的放射性落下灰(在天然本底水平土壤粉末中掺放射性³²P)并测量表面沾染水平。在污染区域喷洒去污涂料，自剥离去污后测量表面放射性残余水平，结果表明，采用本发明制备的去污涂料一次性去污率＞84％。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自脆型放射性去污涂料的制备方法，其特征在于，量取聚合物乳液，用NaOH溶液调节PH值为7.5～9.0，搅拌15-30分钟，加入聚合物交联剂，搅拌15-30分钟，密封静置12小时，即得去污涂料；其中聚合物交联剂的体积为聚合物乳液体积的15～25％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物乳液的制备方法为，以合成的聚合物乳液总质量为100份计：

A：制备单体预乳化物：将十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚加入烧杯中，再加入去离子水，搅拌使十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚完全溶解后，加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸，并强力搅拌形成稳定的单体预乳化物；单体1即甲基丙烯酸甲酯用量：5～7.5份；单体2即甲基丙烯酸用量：2.5～7.5份；单体1与单体2质量比在1∶1至3∶1，两者总质量份数在10～15份；十二烷基苯磺酸钠：0.02～0.06份，用量为单体总质量的0.2～0.4％；脂肪醇聚氧乙烯醚：0.08～0.24份，用量为单体总质量的0.8～1.6％；去离子水：4～7.5份，用量为单体总质量的40～50％；

B：制备引发剂溶液：将过硫酸钾加入烧杯中，再加入去离子水搅拌使其完全溶解，形成引发剂溶液；引发剂用量：0.05～0.15份，引发剂用量为单体总质量的0.5～1.0％；去离子水用量为引发剂质量90～100倍；

C：聚合物乳液的制备：在反应釜中加入61.8～81.2份去离子水和0.06～0.18份十二烷基苯磺酸钠，搅拌升温至75～85℃后，加入1/3体积步骤A制备的单体预乳化物，搅拌15～30分钟后加入2/3体积的步骤B制备的引发剂溶液，搅拌反应15～30分钟后，再同时滴加剩余的引发剂溶液和单体预乳化液，滴加时间控制在15～100分钟左右；滴加完成后保温反应3～4小时，冷却后出料。