[发明专利]一种辐射屏蔽纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及辐射防护材料领域，尤其涉及一种具有电离辐射防护功能的辐射屏蔽纤维及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，各种高能射线（如X-射线）在工业、农业、医学、国防等领域得到越来越广泛的应用。在给人们带来巨大经济和社会效益的同时，这些高能射线对人体的伤害和对环境的破坏也变得日趋严重。由于人们对辐射生物效应认识的不断深入，高能射线的防护已经引起人们的高度重视。X-射线是一种电离辐射，它不同于一般的电磁辐射，它对人体具有更大的破坏性。ICRP(国际放射防护委员会)已将X-射线列为致癌物质,它对人体的各种代谢、造血功能、免疫系统、生殖系统及中枢神经系统造成显著影响，同时可引起微循环障碍、癌变、染色体畸变等。所以为预防辐射的致癌作用和因细胞变异导致的遗传效应，对X-射线的防护已刻不容缓。X-射线的防护可采用时间防护、距离防护和屏蔽防护等3种方式。而屏蔽防护就是在放射源和人员之间使用或设置一种能有效吸收X-射线的屏蔽材料，从而减弱或消除X-射线对人体的危害。

目前对于X-射线防护材料及现有技术而言，主要是采用密度大的金属材料作屏蔽，来防护X-射线的电离辐射，如用铅板、铅橡胶以及含金属铅的复合物等，如专利CN200420114740.X、CN200620081066.9及CN201220320504.8等。虽然这些材料能达到防护的效果，但是毕竟这些铅制品舒适性差，而且铅的氧化物还是具有毒性，对环境有污染。为此开发一种具有防X-射线又环保的纤维具有很大应用前景。

金属钨是稀有高熔点金属，化学性质很稳定。与金属铅相比，其密度（19.3g/cm3）高于铅(11.3g/cm3)，屏蔽电离辐射效果优于铅，同时其对人体无毒，不会造成环境的污染。但是金属钨材料成型困难，只能简单加工成金属钨板，不能加工成复杂形状的防护装置或者屏障。中国专利CN200710023999.1报道了一种金属与塑料复合新材料的制备方法，通过金属钨粉与塑料进行共混注塑成型，从而得到防辐射屏蔽复合材料。

目前，尚未见关于具有X-射线防护功能含金属钨的纤维的专利报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种辐射屏蔽纤维及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种辐射屏蔽纤维，该辐射屏蔽纤维的原料组分按重量百分比包括：钨酸铵盐：1～10%；聚丙烯腈共聚物:5～20%；DMF:70～95%。

优选地，所述钨酸铵盐包括正钨酸铵、仲钨酸铵、偏钨酸铵中的至少一种。

优选地，所述聚丙烯腈共聚物是丙烯腈-丙烯酸酯聚合物、丙烯腈-甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯腈-丙烯酸聚合物、丙烯腈-衣康酸聚合物、丙烯腈-马来酸聚合物中的至少一种。

一种辐射屏蔽纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、以重量百分比为1～10%钨酸铵盐、重量百分比为5～20%的聚丙烯腈共聚物、以及重量百分比为70～95%的DMF为原料，将上述原料配制成混合溶液，对所述混合溶液进行超声静置脱泡，即得到纺丝液，然后对所述纺丝液通过干法纺丝处理，制成原纤维；

S2、对所述原纤维进行干燥处理，然后对干燥后的原纤维在空气中作预氧化处理；

S3、将预氧化处理过的原纤维在氮气中进行碳化处理，即得到含金属钨纳米颗粒的辐射屏蔽纤维。

优选地，所述步骤S1中配制所述混合溶液的方法是：先将聚丙烯腈共聚物溶解在DMF中形成聚丙烯腈共聚物的DMF溶液，然后往聚丙烯腈共聚物的DMF溶液中添加钨酸铵盐，在25～100oC的温度下进行机械搅拌，直至钨酸铵盐完全溶解，且所形成的聚丙烯腈共聚物与钨酸铵盐在DMF中的混合溶液呈现出透明的均一相，该呈现出透明的均一相的聚丙烯腈共聚物与钨酸铵盐在DMF中的混合溶液即为可进行后续的超声静置脱泡操作的混合溶液。

优选地，所述步骤S1中所述干法纺丝处理的方法是：使用干法纺丝装置进行干法纺丝处理，且干法纺丝处理的工作参数为：计量泵挤出速度20-80ml/r，计量泵压力小于5.0MPa,热甬道纺丝温度100-400oC，氮气循环量20-100ml/min，纺丝速度150-400m/min,水洗温度60-90oC，拉伸倍数3.3-6倍。

优选地，所述步骤S2中，对所述原纤维进行的所述干燥处理是在温度为70～120oC的环境下进行的。