CN115012054A - 一种x射线屏蔽材料、制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
为解决现有技术采用铅橡胶作为X射线屏蔽材料导致的厚重不便穿着容易损害健康的技术问题，本发明实施例提供一种X射线屏蔽材料、制备方法及用途,主要由如下重量份的原料制成：无铅屏蔽金属10‑80份、聚乙烯醇10‑15份、分散剂0.01‑1份以及水4‑79.99份；其中，聚乙烯醇的聚合度为2000‑3500，醇解度为88％‑99％。本发明实施例通过采用无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水制成X射线屏蔽材料，适于根据使用需求编织成面料，用于制作防护服的面料使用，本发明实施例的X射线屏蔽材料具有质轻舒适的特点，同时保持优良的X射线屏蔽性能，有望替代传统的铅衣。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线屏蔽材料、制备方法及用途。
背景技术
核技术已经渗透到人类社会的方方面面，比如工业探伤、灭菌消毒、辐照加工、医学诊断与治疗、空间探测、成影技术等，都离不开放射性元素的使用。核技术的广泛应用在带来巨大效益的同时，也增加了人们接触各种辐射的机会以及受到其辐射危害的影响。高能射线对人体造成不可逆的损伤和对环境、设施的破坏逐渐被人所了解。
柔性屏蔽材料可以应用于个人防护装备和异形复杂装备防护。比如在放射医疗中，保护患者正常组织避免遭受辐射。在核工业领域，用作从事放射性工作人员的防护服，或者某些异形装置的防护。因此，轻便舒适的柔性屏蔽材料具有重要价值。
目前使用的X射线个人防护服为铅衣。铅橡胶是铅衣的主要材料，由铅粉与橡胶进行混炼后压延得到。整体不够柔软，厚度较大，因此穿着舒适度和美观度都不佳。同时，由于铅橡胶中的铅粉可能对人体健康造成损害。
发明内容
为解决现有技术采用铅橡胶作为X射线屏蔽材料导致的厚重不便穿着容易损害健康的技术问题，本发明实施例提供一种X射线屏蔽材料、制备方法及用途。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种X射线屏蔽材料，主要由如下重量份的原料制成：
无铅屏蔽金属10-80份、聚乙烯醇10-15份、分散剂0.01-1份以及水4-79.99份；
其中，聚乙烯醇的聚合度为2000-3500，醇解度为88％-99％。
进一步的，无铅屏蔽金属的粒径为50-80nm。
进一步的，无铅屏蔽金属为钨、氧化钨、硫酸钡、氧化铋和氧化钆中的一种或几种。
第二方面，本发明实施例提供一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：
将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；
以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；
将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维。
进一步的，以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；包括：
在95℃下将纺丝原液经过孔径为0.2-0.3mm的喷丝板挤出，经过温度为45℃的凝固浴凝固，得到初生纤维。
进一步的，将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维，包括：
将初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180-250℃，定型时间为1-3分钟，热拉伸倍数为4-15倍，得到X射线屏蔽纤维。
进一步的，将X射线屏蔽纤维编织成面料得到X射线屏蔽材料。
进一步的，凝固浴为饱和硫酸钠水溶液。
进一步的，将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；包括：
在80℃-95℃下通过磁力搅拌装置搅拌分散3-8小时后，得到纺丝原液。
第三方面，本发明实施例提供一种所述X射线屏蔽材料用于制作防护服面料的用途。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种X射线屏蔽材料、制备方法及用途，通过采用无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水制成X射线屏蔽材料，适于根据使用需求编织成面料，用于制作防护服的面料使用，本发明实施例的X射线屏蔽材料具有质轻舒适的特点，同时保持优良的X射线屏蔽性能，有望替代传统的铅衣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为X射线屏蔽材料的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术采用铅橡胶作为X射线屏蔽材料导致的厚重不便穿着容易损害健康的技术问题，本发明实施例提供一种X射线屏蔽材料、制备方法及用途。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种X射线屏蔽材料，主要由如下重量份的原料制成：
无铅屏蔽金属10-80份、聚乙烯醇10-15份、分散剂0.01-1份以及水4-79.99份；
其中，聚乙烯醇的聚合度为2000-3500，醇解度为88％-99％。
从而，本发明实施例通过采用无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水制成X射线屏蔽材料，适于根据使用需求编织成面料，用于制作防护服的面料使用，本发明实施例的X射线屏蔽材料具有质轻舒适的特点，同时保持优良的X射线屏蔽性能，有望替代传统的铅衣。
进一步的，无铅屏蔽金属的粒径为50-80nm。
进一步的，无铅屏蔽金属为钨、氧化钨、硫酸钡、氧化铋和氧化钆中的一种或几种。可选地，纳米钨粉、纳米氧化钨、纳米硫酸钡、纳米氧化铋和纳米氧化钆的平均粒径分别为50nm、75nm、90nm、62nm、80nm。
可选地，X射线屏蔽材料的组成如下表1所示。
表1
第二方面，本发明实施例提供一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：
S1.将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；
S2.以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；
S3.将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维。
进一步的，以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；包括：
在95℃下将纺丝原液经过孔径为0.2-0.3mm的喷丝板挤出，经过温度为45℃的凝固浴凝固，得到初生纤维。
进一步的，将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维，包括：
将初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180-250℃，定型时间为1-3分钟，热拉伸倍数为4-15倍，得到X射线屏蔽纤维。
进一步的，将X射线屏蔽纤维编织成面料得到X射线屏蔽材料。
进一步的，凝固浴为饱和硫酸钠水溶液。
进一步的，将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；包括：
在80℃-95℃下通过磁力搅拌装置搅拌分散3-8小时后，得到纺丝原液。
第三方面，本发明实施例提供一种所述X射线屏蔽材料用于制作防护服面料的用途。
实施例1
根据表1的序号1的X射线屏蔽材料的组成制备W/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、80％的纳米钨粉、1％的分散剂和9％的水，在95℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散8小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备W/PVA初生纤维。将W/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为250℃，定型时间为3分钟，热拉伸倍数为4倍。最终得到W/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米钨粉的平均粒径为50nm。
实施例2
根据表1的序号1的X射线屏蔽材料的组成制备W/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、10％的纳米钨粉、0.01％的分散剂和74.99％的水，在95℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散8小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备W/PVA初生纤维。将W/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为250℃，定型时间为3分钟，热拉伸倍数为4倍。最终得到W/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米钨粉的平均粒径为50nm。
实施例3
根据表1的序号1的X射线屏蔽材料的组成制备W/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、80％的纳米钨粉、1％的分散剂和4％的水，在95℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散8小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备W/PVA初生纤维。将W/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为250℃，定型时间为3分钟，热拉伸倍数为4倍。最终得到W/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米钨粉的平均粒径为50nm。
实施例4
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备Bi2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将13％的聚乙烯醇、30％的纳米氧化铋粉末、0.05％的分散剂和56.95％的水，在80℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散4小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Bi2O3/PVA初生纤维。将Bi2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为200℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为10倍。最终得到Bi2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化铋的平均粒径为62nm。
实施例5
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备Bi2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、80％的纳米氧化铋粉末、1％的分散剂和4％的水，在80℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散4小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Bi2O3/PVA初生纤维。将Bi2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为200℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为10倍。最终得到Bi2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化铋的平均粒径为62nm。
实施例6
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备Bi2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化铋粉末、0.01％的分散剂和79.99％的水，在80℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散4小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Bi2O3/PVA初生纤维。将Bi2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为200℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为10倍。最终得到Bi2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化铋的平均粒径为62nm。
实施例7
根据表1的序号4的X射线屏蔽材料的组成制备Gd2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化钆粉末、0.01％的分散剂和74.99％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Gd2O3/PVA初生纤维。将Gd2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为15倍。最终得到Gd2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钆的平均粒径为80nm。
实施例8
根据表1的序号4的X射线屏蔽材料的组成制备Gd2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、80％的纳米氧化钆粉末、1％的分散剂和4％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Gd2O3/PVA初生纤维。将Gd2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为5倍。最终得到Gd2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钆的平均粒径为80nm。
实施例9
根据表1的序号4的X射线屏蔽材料的组成制备Gd2O3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化钆粉末、0.01％的分散剂和79.99％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备Gd2O3/PVA初生纤维。将Gd2O3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为220℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为15倍。最终得到Gd2O3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钆的平均粒径为80nm。
实施例10
根据表1的序号2的X射线屏蔽材料的组成制备WO3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化钨粉末、0.01％的分散剂和79.99％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备WO3/PVA初生纤维。将WO3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为15倍。最终得到WO3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钨的平均粒径分别为75nm。
实施例11
根据表1的序号2的X射线屏蔽材料的组成制备WO3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、80％的纳米氧化钨粉末、1％的分散剂和9％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备WO3/PVA初生纤维。将WO3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为230℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为6倍。最终得到WO3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钨的平均粒径分别为75nm。
实施例12
根据表1的序号2的X射线屏蔽材料的组成制备WO3/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化钨粉末、0.01％的分散剂和74.99％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备WO3/PVA初生纤维。将WO3/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180℃，定型时间为1分钟，热拉伸倍数为8倍。最终得到WO3/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米氧化钨的平均粒径分别为75nm。
实施例13
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备BaSO4/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将10％的聚乙烯醇、40％的纳米氧化钨粉末、0.5％的分散剂和49.5％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备BaSO4/PVA初生纤维。将BaSO4/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为230℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为8倍。最终得到BaSO4/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米硫酸钡的平均粒径分别为90nm。
实施例14
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备BaSO4/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将12％的聚乙烯醇、80％的纳米氧化钨粉末、1％的分散剂和49％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备BaSO4/PVA初生纤维。将BaSO4/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为200℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为4倍。最终得到BaSO4/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米硫酸钡的平均粒径分别为90nm。
实施例15
根据表1的序号3的X射线屏蔽材料的组成制备BaSO4/PVA屏蔽纤维。一种所述X射线屏蔽材料的制备方法，包括：将15％的聚乙烯醇、10％的纳米氧化钨粉末、1％的分散剂和49％的水，在90℃下使用磁力搅拌装置搅拌分散3小时，制备纺丝原液。以上述纺丝原液为原料，采用普通湿法纺丝机进行纺丝，制备BaSO4/PVA初生纤维。将BaSO4/PVA初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为190℃，定型时间为2分钟，热拉伸倍数为15倍。最终得到BaSO4/PVA基X射线屏蔽纤维。之后经过编织得到制品。纳米硫酸钡的平均粒径分别为90nm。
测试例
测试实施例1、4、7制备的材料的X射线屏蔽性能。
测试条件为：(1)实验装置：Si(Li)探测器及配套谱仪、X光机、激发样品(铁片、铜片、铅片、钼片)(2)实验条件：高压：25KV，电流：50μA，探测器高压：-1000V。
具体测试结果如下表2。
表2
由表2可知，实施例1、4和7对于X射线具有较好的屏蔽效果。
从而，本发明实施例制备出的X射线屏蔽材料具有优异的柔性和可设计性，材料柔性远好于铅橡胶。同时，改变编织方式能够影响材料的性能和制品的款式，实现按需设计，使其能够适用于多种场合。本发明实施例制备出的X射线屏蔽材料不添加铅，无毒无害。另外，通过屏蔽填料的选择和优化组合，能够适用于多种不同能量射线的防护。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种X射线屏蔽材料，其特征在于，主要由如下重量份的原料制成：
无铅屏蔽金属10-80份、聚乙烯醇10-15份、分散剂0.01-1份以及水4-79.99份；
其中，聚乙烯醇的聚合度为2000-3500，醇解度为88％-99％。
2.如权利要求1所述X射线屏蔽材料，其特征在于，无铅屏蔽金属的粒径为50-80nm。
3.如权利要求1所述X射线屏蔽材料，其特征在于，无铅屏蔽金属为钨、氧化钨、硫酸钡、氧化铋和氧化钆中的一种或几种。
4.一种权利要求1-3任意一项所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括：
将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；
以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；
将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维。
5.如权利要求4所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，以纺丝原液为原料，采用湿法纺丝制备初生纤维；包括：
在95℃下将纺丝原液经过孔径为0.2-0.3mm的喷丝板挤出，经过温度为45℃的凝固浴凝固，得到初生纤维。
6.如权利要求5所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将初生纤维进行热拉伸定型，得到X射线屏蔽纤维，包括：
将初生纤维进行热拉伸定型，热拉伸定型温度为180-250℃，定型时间为1-3分钟，热拉伸倍数为4-15倍，得到X射线屏蔽纤维。
7.如权利要求4所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将X射线屏蔽纤维编织成面料得到X射线屏蔽材料。
8.如权利要求5所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，凝固浴为饱和硫酸钠水溶液。
9.如权利要求4所述X射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将无铅屏蔽金属、聚乙烯醇、分散剂以及水混匀，得到纺丝原液；包括：
在80℃-95℃下通过磁力搅拌装置搅拌分散3-8小时后，得到纺丝原液。
10.一种权利要求1-3任意一项所述X射线屏蔽材料以及权利要求4-9任意一项所述制备方法制得的X射线屏蔽材料用于制作防护服面料的用途。
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