CN106009944A - 一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法，目的在于解决现有的辐射防护橡胶制品通常将所有填料混合在一起填充，各填充组分的含量不高，总体屏蔽效果降低，而增加屏蔽材料，则极易导致产品制备过程中出现不同程度填料沉降或分层，还会大大降低成品物理机械性能的问题。其包括N层屏蔽单层梯度复合而成，所述N为自然数，且N≥2。本发明的复合防辐射橡胶制品能够实现对宽能谱高能射线的均匀性屏蔽效果，对γ及X射线的屏蔽率高于30%，且产品对人体和环境友好。本发明设计合理，使用方便，防辐射效果好，生产效率和填料利用率高，综合屏蔽性能好，能够满足工业化、大规模、批量生产的需要，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

Description

一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及辐射防护领域，尤其是辐射防护橡胶材料领域，具体为一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法。本发明的橡胶制品采用多元素组合、梯度积层结构复合，能有效屏蔽γ及X射线，具有较好的应用前景。

背景技术

在放射医学研究、放射手术治疗、核材料加工、核废物处理以及辐射生产和检测工业等行业中，充斥着高能γ及X射线辐射，需要使用辐射防护用具来减少射线对于人员的辐射伤害和环境污染。辐射防护弹性体材料是目前市场上广泛应用的一类防辐射材料，被广泛用作保护人体手部、前臂、头部、躯干及全面性防护的防辐射橡胶手套、防辐射头套、辐射防护服及辐射防护板材等。辐射防护弹性体材料包括多种橡胶和高分子聚合物，其中，以防辐射橡胶类制品的应用最为普遍。

用于个人辐射防护的橡胶制品主要包括防辐射橡胶手套、头套和防护服等；这类橡胶制品通常由橡胶基材与具有辐射衰减或屏蔽性能的填料复合后，经浸渍或热轧法制备得到，所制备的成品一般具有优良的的机械性能和较好辐射屏蔽性能，广泛用于X射线、γ辐射和中子辐射防护。其中，该类防辐射橡胶制品的基材主要包括：天然橡胶（NR）、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)和氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等，所采用的辐射屏蔽填料则包括多种重金属元素、镧系元素和稀土元素的氧化物或酸式盐等无机材料。

目前，市售的防辐射橡胶制品多为积层手套，内部填充了氧化物或盐形式的铅元素（Pb）作为填充材料。由于铅元素具有较高的迁移率，对人体危害大，且对环境污染严重，废弃的含铅手套的处理成本一般是无铅手套的数十倍。因此，无铅化是今后高性能防辐射橡胶制品发展的必然趋势。

很多环境下，辐射能量较高，如放射介入治疗环境中γ射线的能量范围为35~60keV，部分工业CT能量为59.6kev，核材料处理与加工环境中为20~275keV，其中大部分位于50~125keV之间。对于传统含铅防辐射材料而言，由于铅元素的K吸收限为88keV，在50~88keV能量区间存在弱吸收区，使得单纯含铅材料对90keV能量左右的γ射线具有良好屏蔽性能，但对低于90keV及高于100keV能量的γ射线屏蔽率较低。作为铅的替代元素，很多稀土元素对低能γ射线的屏蔽效果要好于铅，如镧（La）的K吸收限38.9keV到镥（Lu）的K吸收限63.3keV均位于铅的弱吸收区，其他的镧系元素如钨（W）的K吸收限为69.5keV，钆（Gd）为50.2keV，主族元素铋（Bi）为90.5keV。

法国专利FR 2911991中记载，现已普遍认识到，若使用高能射线屏蔽性能比铅低的元素作为替代填料，在保证能够获得与含铅填料防辐射产品具有相当的屏蔽能力的情况下，需要增加替代元素填料的填充量，这样一来势必会降低产品力学性能；法国皮耶康公司的发明专利CN 102549057 A公开了一种以适当比例混合的三氧化二铋（Bi₂O₃）、三氧化钨（WO₃）和三氧化二镧（La₂O₃）粉末作为填料填充于聚氯丁二烯等多种橡胶基材并最终得到防辐射手套的技术，填料的最大填充量可达65~85%，手套产品具有与含铅手套相当的辐射衰减性质；实用新型专利CN 201717015 U所述的表面具有辐射防护层的防辐射橡胶手套是采用氧化铅（PbO）、氧化铋（Bi₂O₃）、五硫化二锑（Sb₂S₅）、硫酸钡（BaSO₄）、二硫化钨（WS₂）中的一种或多种化合物混合后作为辐射屏蔽填料，手套对于X射线具有大于22%的屏蔽率，但包括二硫化钨和氧化铅在内的化合物对人体具有毒害性；德国兰爱克谢斯有限责任公司的发明专利CN 1748263 A 公开了一种填充含量为10~64%的包含钡、铟、铌、锆、钨和镧系元素等许多种屏蔽元素的可用于辐射防护添加剂的无铅混合物的组合配方，基材覆盖了橡胶、热塑性材料、聚氨酯等聚合物，从而实现了更轻、毒理学上更易接受的完全无铅的混合物并更好地屏蔽γ或X射线；类似地，美国专利US 2004/0262546公开了一类使用单一填料氧化铋或使用与填充在天然橡胶中的氧化钨、氧化锡或氧化锡/氧化锑等物质混合的氧化铋作为辐射屏蔽填料。

以上述专利为代表的传统填充方式，是将所有填料混合在一起进行填充。在填充量不能超过会严重影响产品柔韧性和穿戴性的最大值前提下，各填充组分的含量不高，从而导致总体上屏蔽效果降低。若要保证屏蔽性能则只能尽量增加填充量，从而一方面极易导致产品制备过程中出现不同程度填料沉降或分层，另一方面大大降低成品的物理机械性能。此外，不同填料元素需达到与基材的更好结构性粘连需要特定的复合环境如pH、温度等，这样一来，多种无机物混合后可能由于粒子间差异性的物化现象导致橡胶基材出现结构性缺陷。

类似地，发明专利CN 104425049 A中描述的一种以聚丙烯酸钆为屏蔽填料、填充量达45~65%的天然橡胶或氯丁橡胶防辐射手套，发明专利CN 101894596 B公开的含氧化铅和/或三氧化二铋（填充量40~70%）的防辐射橡胶防护手套以及发明专利CN 101752019 A公布的以天然橡胶和/或丁基橡胶为基材，以钨酸铅和三氧化钨的混合物为填料的防辐射橡胶手套，这些专利共同表现出使用了铅元素作为填料，或者使用单一元素化合物作为屏蔽填料，或者将多种填料混合后进行填充，产品对宽能谱高能射线的均匀性屏蔽效果不佳。

为此，迫切需要一种新的橡胶制品，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的辐射防护橡胶制品通常将所有填料混合在一起填充，各填充组分的含量不高，总体屏蔽效果降低，而增加屏蔽材料，则极易导致产品制备过程中出现不同程度填料沉降或分层，还会大大降低成品物理机械性能的问题，提供一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法。本发明提供一种多元素组合、梯度积层结构复合并对γ及X射线的屏蔽率高于30%的复合防辐射橡胶制品，其能够实现对宽能谱高能射线的均匀性屏蔽效果，且产品对人体和环境友好。本发明设计合理，使用方便，防辐射效果好，生产效率和填料利用率高，综合屏蔽性能好，能够满足工业化、大规模、批量生产的需要，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种元素梯度组合防辐射橡胶制品，包括N层屏蔽单层梯度复合而成，所述N为自然数，且N≥2；

所述屏蔽单层的橡胶乳液由配合橡胶与辐射屏蔽填料均匀复合而成；

第一层屏蔽单层到第N层屏蔽单层中，各层中辐射屏蔽填料的原子序数沿第一层至第N层的方向递减。

所述辐射屏蔽填料为碘酸钆、氧化钆、碘酸铋、氧化铋及氧化钨中的一种。上述填料颗粒的粒径不超过50微米，优选粒径范围是0.1~10微米。

所述屏蔽单层的橡胶乳液采用如下重量份数比的组分制成：

配合橡胶 100份；

氧化锌 0.2~15份；

硫磺 0.5~5.0份；

促进剂 0.5~10份；

防老剂 0.1~5.0份；

稳定剂 0.05~3.0份；

补强填充剂 5.0~30份；

辐射屏蔽填料 25~400份；

其中，配合橡胶以干胶计。

作为优选，所述屏蔽单层的橡胶乳液采用如下重量份数比的组分制成：

配合橡胶 100份；

氧化锌 0.5~10份；

硫磺 1.0~5.0份；

促进剂 1.0~8.0份；

防老剂 0.5~3.5份；

稳定剂 0.1~2.0份；

补强填充剂 5.0~25份；

辐射屏蔽填料 33~400份；其中，配合橡胶以干胶计。

所述配合橡胶为天然橡胶（NR）、氯丁橡胶（CR）或丁腈橡胶（NBR）胶乳中的一种或多种；优选天然橡胶或阴离子型水溶性氯丁胶乳。

所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆（促进剂TMTD或TT）与二乙基二硫代氨基甲酸锌（促进剂ZDC）按1:1重量比的混合物，或N-N’-二苯基硫脲（促进剂CA），或1,2-亚乙基硫脲（促进剂NA-22）中的一种或两种。

所述防老剂为N-苯基-β-萘胺（防老剂D）或N-苯基-α-萘胺（防老剂A）。

所述稳定剂为氢氧化钾或氢氧化钠。

所述补强填充剂为高耐磨炉黑、甲基纤维素、石墨烯或工业碳纳米管中的一种或多种；优选N330炭黑或甲基纤维素。

该防辐射橡胶制品中的辐射屏蔽填料的原子序数从外之内依次递减。

前述元素梯度组合防辐射橡胶制品的制备方法，包括如下步骤：

（1）分别制备第一层至第N层屏蔽单层的橡胶乳液；

（2）将模具浸入凝固剂中，然后干燥，得到第一模具；

（3）将第一模具浸入聚氨酯胶乳中，然后干燥；

（4）将步骤（3）干燥后的第一模具浸入含屏蔽单层的橡胶乳液中，然后干燥，使橡胶浸渍层定型，重复步骤（4）多次，使制备的屏蔽单层达到所需厚度；

（5）根据辐射屏蔽填料的原子递减顺序，重复步骤（3）、步骤（4），依次制备第一层屏蔽单层至第N层屏蔽单层，待浸渍结束后，即可。

所述步骤（2）中，将模具浸入40~70℃的凝固剂中，然后在70~120℃温度下干燥2~10分钟，得到第一模具。

所述步骤（3）中，将第一模具浸入质量分数5~40%的聚氨酯胶乳中10~60秒，提起后在55~85℃下均匀干燥0.5~5分钟。

所述步骤（4）中，将步骤（3）干燥后的第一模具浸入含屏蔽单层的橡胶乳液中5~45秒，提起后在70~120℃温度下干燥5~25分钟，使橡胶浸渍层定型。

所述步骤（5）中，待浸渍结束后，将模具及其上半成品在80~140℃温度下干燥5~60分钟，使橡胶制品完全成型；

待橡胶制品完全成型后，在其表面均匀涂撒滑石粉或淀粉后，将其脱模，再在60~100℃的热水中浸煮10~60分钟，然后在70~100℃温度下干燥5~30分钟，即得成品。

针对前述问题，本发明提供一种元素梯度组合防辐射橡胶制品及其制备方法。该橡胶制品，包括由N层屏蔽单层梯度复合而成，N为自然数，且N≥2。屏蔽单层的橡胶乳液由配合橡胶与辐射屏蔽填料均匀复合而成；第一层屏蔽单层到第N层屏蔽单层中，各层中辐射屏蔽填料的原子序数沿第一层至第N层的方向递减。

本发明采用多元素组合、梯度积层结构复合的方式来解决上述填料填充问题，设计每一层橡胶胶层填充某种单一元素的化合物，通过计算比例控制各胶层的厚度、层数、组合顺序和填料的填充量，实现多种元素按照梯度结构分层组合，该方式具有很大的技术优势。首先，采用积层梯度组合的方式可以使得每一单层的填料填充量最高达到85%；由于每层只填充单一填料，填料填充行为稳定，填料粒子与橡胶基材良好复合，可以增强橡胶产品的物理机械性能，同时进一步提高产品的辐射屏蔽性能。其次，元素的K吸收限可互补并达到均匀屏蔽γ射线的效果，同时弥补防辐射橡胶制品无铅化后γ射线的屏蔽弱区；本发明通过梯度组合的方式可以将不同元素的吸收限互补并实现在宽能谱范围均匀屏蔽高能射线辐射的效果。最后，本发明采用梯度积层结构组合的方式，可以根据不同应用环境和目的的要求，只需通过改变各屏蔽单层的数量、厚度和顺序就可以灵活地实现对不同射线类型和能量的辐射的防护，生产效率和填料利用率大大提高。

本发明所述的多元素组合、梯度积层结构复合橡胶防辐射手套包含2层及以上数量的辐射屏蔽单层，所有屏蔽单层基材不限于使用同种橡胶材料，可以根据要求使用2种或3种橡胶材料进行积层叠加。

需要补充的是，不同元素梯度组合的先后顺序对其辐射屏蔽性能具有很大的影响。一般地，我们在外层填充原子序数最大的元素，并依此向内层递减。在这种梯度组合顺序下，外界γ或X射线经外层屏蔽元素衰减后产生的韧致辐射、次级γ射线等可以被内层相对较轻的元素进一步衰减和屏蔽。相反地，若外层采用原子序数低的元素，其综合屏蔽性能将一定程度上降低。

本发明根据屏蔽元素的K吸收限进行针对性的互补，将含不同元素的复合层依据一定的浓度和厚度比值积层叠加复合，可以实现在一定能量范围内对γ射线的宽能谱、均匀性屏蔽效果。通过改变不同梯度组合单层填料元素浓度、厚度和组合顺序，本发明能够得到屏蔽性能更好、物理机械性能更高的防辐射橡胶制品。

本发明的防辐射橡胶制品利用包括钆（Gd）、钨（W）、铋（Bi）和碘（I）等元素的吸收限互补性进行多元素梯度组合，实现了防辐射橡胶手套均匀性屏蔽效果，且各层中辐射屏蔽填料的原子序数沿第一层至第N层的方向递减，能够进一步橡胶制品的综合屏蔽性能。

经测定，采用本发明橡胶制品能够实现对宽能谱高能射线的均匀性屏蔽效果，对宽能谱范围的γ及X射线屏蔽率高于30%，且对人体和环境友好。

综上所述，本发明的防辐射橡胶制品具备良好的物理机械性能，对人员和环境友好。其对γ射线及X射线具有较高的辐射屏蔽效率，其中对能量范围20~250keV的γ射线具有均匀性很好的屏蔽效果，且屏蔽率超过30%，因而本发明产品具有很好的综合防护作用，可应用于多种高能射线辐射场合，具有很高实用价值。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例2制作的防辐射橡胶手套截面结构示意图。

其中：1-1为外层水溶性聚氨酯层；1-2为内层水溶性聚氨酯层；2-1为外层含碘酸铋氯丁橡胶屏蔽单层；2-2为内层含碘酸铋氯丁橡胶屏蔽单层；3为含氧化钨天然橡胶屏蔽单层；4为含碘酸钆天然橡胶屏蔽单层。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例中，采用包括以下具体步骤的方法制备元素梯度组合防辐射橡胶制品。

（1）制备浸渍用复合胶乳

① 在20~65℃的温度条件下，将配方量的橡胶胶乳、硫磺、氧化锌、促进剂、防老剂和补强剂均匀混合，得到配合胶乳。

② 先将配方量的某单一辐射屏蔽填料粉末研磨，并在水溶剂中充分分散，再在持续搅拌的情况下缓慢加入至配合胶乳中，得到复合胶乳。

③ 根据实际需要，含其它单一辐射屏蔽填料的复合胶乳依据步骤（2）类似进行。

（2）防辐射橡胶制品的浸渍

① 将制品模具浸入40~70℃的凝固剂溶液中，在70~120℃温度下，干燥2~10分钟。

② 再将模具浸入质量分数5~40%的聚氨酯胶乳中10~60秒，提起后在55~85℃下，均匀干燥0.5~5分钟。

③ 然后浸入含最高原子序数金属化合物屏蔽填料的复合胶乳中，浸入5~45秒，提起后在70~120℃温度下，干燥5~25分钟，使该橡胶浸渍层定型。

④ 通过对同一复合胶乳浸渍一次或多次的方式，达到某一积层预设计算的厚度。

⑤ 依照屏蔽填料中金属元素的原子序数递减的顺序分别依次浸渍含其它单一填料的复合胶乳，浸渍过程参照步骤②、③进行。

若手套需要包含天然橡胶在内的两种或以上的橡胶基材，则在每次浸渍合成橡胶复合胶乳并提起模具后，先浸入15~45℃的凝固剂溶液中5~45秒，再提起用10~60℃的蒸馏水或软水清洗。

⑥ 在所有复合橡胶胶乳浸渍结束后，参照步骤（2）-②浸渍聚氨酯胶乳。

（3）浸渍步骤完成后，将模具在80~140℃温度下，干燥5~60分钟，使橡胶制品完全成型。

（4）在步骤（3）手套表面均匀涂撒滑石粉或淀粉后将橡胶制品脱模，在60~100℃的热水中浸煮10~60分钟，之后在70~100℃温度下干燥5~30分钟，即得橡胶成品。

本发明的多元素组合、梯度积层结构复合防辐射橡胶制品制备过程中，采用的聚氨酯胶乳优选水性聚氨酯。

本发明的多元素组合、梯度积层结构复合防辐射橡胶手套制备过程中，采用的凝固剂优选含5%氯化钡、10%氯化钙和1%淀粉的水溶液。

实施例1

（1）配制浸渍用复合胶乳

① 在室温条件下，将100份TVR LATEX橡胶胶乳（以干重计）、1.5份硫磺、0.8份氧化锌、1.5份促进剂ZDC、2.0份防老剂D、0.3份氢氧化钠和5.0份甲基纤维素均匀混合，在60℃保温30分钟后冷却，即得到天然橡胶配合胶乳。

② 将平均粒径不超过30微米的150份氧化钆、185份碘酸铋和185份氧化钨粉末分别配制成质量分数为40%的氨水分散液，其中氨气浓度5%。

③ 在持续搅拌下，将步骤②的3种屏蔽填料分散液缓慢加入步骤①的配合胶乳中，得到分别含氧化钆、碘酸铋和氧化钨的浸渍用复合胶乳，即分别得到含氧化钆的浸渍用复合胶乳、含碘酸铋的浸渍用复合胶乳、含氧化钨的浸渍用复合胶乳。

（2）浸渍天然橡胶防辐射制品

① 将制品模具浸入50℃的凝固剂后，在90℃温度下，干燥10分钟。

② 再将模具浸入25%质量分数的水性聚氨酯胶乳15秒，在80℃下均匀干燥2.5分钟。

③ 首先浸入含碘酸铋粉体的复合胶乳中8秒，提起后在100℃温度下干燥7分钟，使该橡胶浸渍层定型，再浸入含氧化钨粉体的复合胶乳中10秒，提起后在100℃温度下干燥10分钟，之后2次浸入含氧化钆粉体的复合胶乳各5秒，在100℃温度下干燥5分钟。

④ 最后将模具浸入25%质量分数的水性聚氨酯胶乳10秒，在80℃下均匀干燥2分钟。

（3）将浸渍完成后的模具在100℃温度下干燥15分钟，使制品完全成型。

（4）在成型的制品表面均匀涂撒滑石粉后进行脱模，在100℃的沸水中浸煮20分钟，之后在100℃下，干燥10分钟，得到天然橡胶防辐射制品成品。

本实施例的复合防辐射橡胶制品以天然橡胶为基材，成品厚度为1.4毫米，其对20~60keV能量范围的γ射线屏蔽率最低值为46%，对60~140keV能量范围的γ射线的屏蔽率最低值为38%，对140~240keV能量范围的γ射线的屏蔽率最低值为40%，对宽能谱20~275keV范围γ射线屏蔽曲线相比只含单一填料的产品更趋近均匀平滑。本实施例所制备的橡胶制品的拉伸强度为15.4Mpa，扯断伸长率为820%。

实施例2

（1）配制浸渍用复合胶乳

① 在25℃时，将100份阴离子型水溶性氯丁胶乳（型号41F，以干重计）、5.0份氧化锌、1.0份硫磺、1.0份促进剂TT、1.5份促进剂NA-22、2.0份防老剂A、0.2份氢氧化钠、0.1份氢氧化钾和5.0份N330炭黑均匀混合，得到氯丁橡胶配合胶乳。

② 在室温下将100份TVR LATEX橡胶胶乳（以干重计）、1.5份硫磺、2.0份氧化锌、3.0份促进剂ZDC+TT（1:1混合）、1.5份防老剂D和0.1份氢氧化钠均匀混合，在60℃保温30分钟后冷却，即得到天然橡胶配合胶乳。

③ 将平均粒径不超过30微米的150份碘酸铋粉体、3份十二烷基硫酸钠和225份软水均匀混合，并持续搅拌，得到碘酸铋分散液。

④ 将平均粒径不超过30微米的185份碘酸钆和185份氧化钨粉末分别配制成质量分数为40%的氨水分散液，氨气浓度为5%。

⑤ 在持续搅拌下，将步骤③的碘酸铋分散液缓慢加入步骤①的氯丁配合胶乳中，得到含碘酸铋的浸渍用氯丁复合胶乳。

⑥ 在持续搅拌下，将步骤④的碘酸钆和氧化钨分散液缓慢加入步骤②的天然橡胶配合胶乳中，得到分别含碘酸钆的浸渍用天然橡胶复合胶乳，及含氧化钨的浸渍用天然橡胶复合胶乳。

（2）复合橡胶防辐射制品的浸渍

① 将制品模具浸入50℃的凝固剂后，在100℃温度下，干燥10分钟。

② 再将模具浸入30%质量分数的水性聚氨酯胶乳45秒，在80℃下均匀干燥2分钟。

③ 先浸入含碘酸铋粉体的氯丁复合胶乳中10秒，之后浸入30℃凝固剂中5秒，用60℃的软水冲洗制品表面，在100℃温度下干燥4分钟，使氯丁橡胶浸渍层定型。

④ 再将模具浸入含氧化钨粉体的天然橡胶复合胶乳中10秒，提起后在100℃温度下，干燥8分钟；之后浸入含碘酸钆天然橡胶复合胶乳中10秒，在100℃温度下，干燥6分钟。

⑤ 待模具表面温度降至60℃后，参照步骤③再次浸渍一层氯丁复合胶乳。

⑥ 最后，将模具浸入25%质量分数的水性聚氨酯胶乳20秒，在80℃下，均匀干燥1分钟。

（3）将浸渍完成后的模具在90℃下，干燥8分钟，使制品完全成型。

（4）在成型的制品表面均匀涂撒淀粉进行脱模，在70℃的沸水中，浸煮15分钟，之后在100℃下，干燥6分钟，得到氯丁/天然橡胶复合防辐射制品。

本实施例的复合防辐射橡胶制品以氯丁和天然橡胶为基材，其中氯丁橡胶层起到耐化学腐蚀、耐油等作用。本实施例所制备的成品厚度为1.5毫米，对20~60keV能量范围的γ射线屏蔽率最低值为42%，对60~140keV能量范围的γ射线的屏蔽率最低值为35%，对140~240keV能量范围的γ射线的屏蔽率最低值为37%，对宽能谱20~275keV范围γ射线屏蔽曲线相比只含单一填料的产品更趋近均匀平滑。本实施例所制备的橡胶制品的拉伸强度为12.1Mpa，扯断伸长率为670%。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。本发明说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种元素梯度组合防辐射橡胶制品，其特征在于，包括N层屏蔽单层梯度复合而成，所述N为自然数，且N≥2；

所述屏蔽单层的橡胶乳液由配合橡胶与辐射屏蔽填料均匀复合而成；

第一层屏蔽单层到第N层屏蔽单层中，各层中辐射屏蔽填料的原子序数沿第一层至第N层的方向递减。

2.根据权利要求1所述元素梯度组合防辐射橡胶制品，其特征在于，所述辐射屏蔽填料为碘酸钆、氧化钆、碘酸铋、氧化铋及氧化钨中的一种。

3.根据权利要求1或2所述元素梯度组合防辐射橡胶制品，其特征在于，所述屏蔽单层的橡胶乳液采用如下重量份数比的组分制成：

配合橡胶 100份；

氧化锌 0.2~15份；

硫磺 0.5~5.0份；

促进剂 0.5~10份；

防老剂 0.1~5.0份；

稳定剂 0.05~3.0份；

补强填充剂 5.0~30份；

辐射屏蔽填料 25~400份；

其中，配合橡胶以干胶计。

4.根据权利要求1~3任一项所述元素梯度组合防辐射橡胶制品，其特征在于，所述稳定剂为氢氧化钾或氢氧化钠。

5.根据权利要求1~3任一项所述元素梯度组合防辐射橡胶制品，其特征在于，所述补强填充剂为高耐磨炉黑、甲基纤维素、石墨烯或工业碳纳米管中的一种或多种。

6.根据权利要求1~3任一项所述元素梯度组合防辐射橡胶制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）分别制备第一层至第N层屏蔽单层的橡胶乳液；

（2）将模具浸入凝固剂中，然后干燥，得到第一模具；

（3）将第一模具浸入聚氨酯胶乳中，然后干燥；

（4）将步骤（3）干燥后的第一模具浸入含屏蔽单层的橡胶乳液中，然后干燥，使橡胶浸渍层定型，重复步骤（4）多次，使制备的屏蔽单层达到所需厚度；

（5）根据辐射屏蔽填料的原子递减顺序，重复步骤（3）、步骤（4），依次制备第一层屏蔽单层至第N层屏蔽单层，待浸渍结束后，即可。

7.根据权利要求6所述元素梯度组合防辐射橡胶制品的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将模具浸入40~70℃的凝固剂中，然后在70~120℃温度下干燥2~10分钟，得到第一模具。

8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，将第一模具浸入质量分数5~40%的聚氨酯胶乳中10~60秒，提起后在55~85℃下均匀干燥0.5~5分钟。

9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，将步骤（3）干燥后的第一模具浸入含屏蔽单层的橡胶乳液中5~45秒，提起后在70~120℃温度下干燥5~25分钟，使橡胶浸渍层定型。

10.根据权利要求6~9任一项所述制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，待浸渍结束后，将模具及其上半成品在80~140℃温度下干燥5~60分钟，使橡胶制品完全成型；

待橡胶制品完全成型后，在其表面均匀涂撒滑石粉或淀粉后，将其脱模，再在60~100℃的热水中浸煮10~60分钟，然后在70~100℃温度下干燥5~30分钟，即得成品。