CN107316667B - 一种辐射防护材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辐射防护材料，按重量百分比计算，包括以下组分：钨：15%~40%；锑：5%~20%；铋：30%~50%；锡：2%~8%；钽：1%~2%；高分子韧性基质：8%~20%。本发明的有益效果：本发明所述的辐射防护材料在同等厚度情况下屏蔽效能明显优于目前已知的非铅防护材料，同等屏蔽效能下，重量轻于其他非铅辐射防护材料，并且对γ射线有屏蔽效果，比目前世界上采用杜邦公司生产的最轻的非铅辐射防护材料还轻10%以上，在单位重量、高低温特性及性价比等方面具有明显优势。同时，本发明还提供了一种辐射防护材料的制造方法。

Description

一种辐射防护材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及射线防护技术领域，具体来说，涉及一种辐射防护材料及其制造方法。

背景技术

在日常生活中，X射线、γ射线是两种基本的射线，也是对人体和环境具有一定危害的射线，传统的防护手段是控制辐射量、减少作用时间和采用防护材料屏蔽。由于铅具有阻挡射线的良好功效，所以在屏蔽材料和防护用品中被大量使用，但铅是重金属，具有很强的毒副作用，长期接触会导致铅中毒，容易患血液病和癌症。铅不仅损害生育能力，还能令儿童及成人的脑和肾脏严重受损，严重者可导致死亡。为此，中西方许多专业防护公司和相关研究单位非常重视研发和开发非铅或少铅的辐射防护材料。

国外研究机构目前研发的产品性能有一定局限，在射线的高能谱段防护效果不理想，并且重量较重，柔韧性一般，通常只能在室温下使用，价格高。而国内现有的辐射防护材料基本上都是含铅的，无铅辐射防护材料屈指可数，绝大部分靠进口，这些无铅辐射防护材料只能对X射线有一定防护效果，对γ射线屏蔽效果差。

目前国内外的非铅辐射防护材料一般都标注有不建议在有γ射线辐照的环境下使用。国内外非铅辐射防护材料一般采用两三种材料添加制作而成如：钨和锑或锑、铋、钨及不同组份来制作非铅辐射防护材料，由于有不少重金属且组份比例高，导致材料的重量较重，柔韧性差，一般只能在室温下使用。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种辐射防护材料及其制造方法，不仅对X射线防护效果很好，还可以对γ射线进行屏蔽防护，不含铅，与一般非铅材料相比重量轻、柔韧性好、使用温度范围宽、性价比高。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种辐射防护材料，按重量百分比计算，由以下组分组成：钨：15％～40％；锑：5％～ 20％；铋：30％～50％；锡：2％～8％；钽：1％～2％；高分子韧性基质：8％～20％。

进一步地，所述高分子韧性基质为有机硅胶。

进一步地，所述有机硅胶硬度范围是60～70度。

进一步地，所述钨的纯度大于98％，所述锑的纯度大于98％，所述铋的纯度大于98％，所述锡的纯度大于99％，所述钽的纯度大于95％。

进一步地，所述钨为35％；所述锑为10％；所述铋为30％；所述锡为5％；所述钽为1％；所述高分子韧性基质为19％。

进一步地，所述钨为30％；所述锑为15％；所述铋为35％；所述锡为8％；所述钽为1％；所述高分子韧性基质为11％。

进一步地，所述钨为40％；所述锑为5％；所述铋为40％；所述锡为2％；所述钽为2％；所述高分子韧性基质为11％。

进一步地，所述钨为15％；所述锑为20％；所述铋为45％；所述锡为5％；所述钽为1％；所述高分子韧性基质为14％。

根据本发明的另一方面，提供了一种辐射防护材料的制造方法，包括如下步骤：

S1.按如下重量百分比准备原材料：

钨：15％～40％；

锑：5％～20％；

铋：30％～50％；

锡：2％～8％；

钽：1％～2％；

高分子韧性基质：8％～20％；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钽粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间不少于30分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。

本发明的有益效果：本发明所述的辐射防护材料在同等厚度情况下屏蔽效能明显优于目前已知的非铅防护材料，同等屏蔽效能下，重量轻于其他非铅辐射防护材料，比目前世界上采用杜邦公司生产的最轻的非铅辐射防护材料还轻10％以上。国外研究机构目前研发的产品性能有一定局限，在射线的高能谱段防护效果不理想，并且重量较重，柔韧性一般，通常只能在室温下使用，价格高。而国内现有的辐射防护材料基本上都是含铅的，无铅辐射防护材料屈指可数，绝大部分靠进口，这些无铅辐射防护材料对X射线有一定防护效果，不能对γ射线进行屏蔽防护。本发明所述的辐射防护材料可以对X射线、低能γ射线都能屏蔽防护，在单位重量、高低温特性及性价比等方面具有明显优势。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中所涉及的各种机械、原材料均可以通过商业途径获得。

实施例一

按如下重量百分比准备原材料：

钨：35％；

锑：10％；

铋：30％；

锡：5％；

钽：1％；

硬度为60度的有机硅胶：19％；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钽粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间为40分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。

实施例二

按如下重量百分比准备原材料：

钨：30％；

锑：15％；

铋：35％；

锡：8％；

钽：1％；

硬度为70度的有机硅胶：11％；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钽粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间为35分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。

实施例三

按如下重量百分比准备原材料：

钨：40％；

锑：5％；

铋：40％；

锡：2％；

钽：2％；

硬度为70度的有机硅胶：11％；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钆粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间为30分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。

实施例四

按如下重量百分比准备原材料：

钨：15％；

锑：20％；

铋：45％；

锡：5％；

钽：1％；

硬度为60度的有机硅胶：14％；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钆粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间为40分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。

最终得到的辐射防护材料依据防护效能的不同，压制厚度为2-4mm。本发明中所述的高分子韧性基质具体可以是橡胶、树脂、硅胶，优选硬度为60～70度的有机硅胶。具体而言，实施例一至实施例四得到的辐射防护材料厚度为2mm。经测定，以上实施例得到的辐射防护材料X射线、γ射线屏蔽率如表1所示。

表1.实施例一至四得到的辐射防护材料屏蔽效果

以上测定结果表明，本发明所述的辐射防护材料不仅X射线屏蔽性能优异，还对γ射线具有屏蔽能力。

本发明所述的辐射防护材料使用温度范围在-40℃～60℃之间，可以在户外使用。

同等厚度下，上述实施例所得到的辐射防护材料重量均比采用杜邦公司生产的最轻的非铅辐射防护材料轻10％以上。

综上所述，本发明从技术上解决了使用非铅辐射防护材料对X射线的屏蔽防护，又对γ射线具有屏蔽防护效果。这种新型的非铅辐射防护材料在同等防护当量条件下，比一般的材料轻10％以上，质地柔韧，耐老化，寿命长，使用温度范围可在-40℃～60℃之间，可以在户外使用，易于加工成不同的防护器材。由于采用了我国能大量生产的稀土等元素，在生产成本上也比现有的非铅辐射防护材料低不少。与含铅或少铅辐射防护材料相比，该材料的主料辅料均不含铅，无毒环保，无后处理问题，有利于环境保护和使用者健康，属于新型绿色屏蔽防护材料，是理想的替代含铅辐射防护材料之选。

Claims (9)

1.一种辐射防护材料，其特征在于，按重量百分比计算，由以下组分组成：钨：15%~40%；锑：5%~20%；铋：30%~50%；锡：2%~8%；钽：1%~2%；高分子韧性基质：8%~20%。

2.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述高分子韧性基质为有机硅胶。

3.根据权利要求2所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述有机硅胶硬度范围是60~70度。

4.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述钨的纯度大于98%，所述锑的纯度大于98%，所述铋的纯度大于98%，所述锡的纯度大于99%，所述钽的纯度大于95%。

5.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述钨的重量百分比为35%；所述锑的重量百分比为10%；所述铋的重量百分比为30%；所述锡的重量百分比为5%；所述钽的重量百分比为1%；所述高分子韧性基质的重量百分比为19%。

6.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述钨的重量百分比为30%；所述锑的重量百分比为15%； 所述铋的重量百分比为35%；所述锡的重量百分比为8%；所述钽的重量百分比为1%；所述高分子韧性基质的重量百分比为11%。

7.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述钨的重量百分比为40%；所述锑的重量百分比为5%； 所述铋的重量百分比为40%；所述锡的重量百分比为2%；所述钽的重量百分比为2%；所述高分子韧性基质的重量百分比为11%。

8.根据权利要求1所述的一种辐射防护材料，其特征在于，所述钨的重量百分比为15%；所述锑的重量百分比为20%；所述铋的重量百分比为45%；所述锡的重量百分比为5%；所述钽的重量百分比为1%；所述高分子韧性基质的重量百分比为14%。

9.一种辐射防护材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.按如下重量百分比准备原材料：

钨：15%~40%；

锑：5%~20%；

铋：30%~50%；

锡：2%~8%；

钽：1%~2%；

高分子韧性基质：8%~20%；

S2.在常温下将钨粉、锑粉、铋粉放入搅拌器中搅拌均匀待用；

S3.在常温下将钽粉和锡粉加入至高分子韧性基质中搅拌均匀；

S4.将步骤S2中得到的混合粉末加入至步骤S3中混合了钽粉和锡粉的高分子韧性基质中混炼，混炼时间不少于30分钟；

S5.将步骤S4得到的产物加注至压片机中压制成片。