[发明专利]聚丙烯酸金属盐/氧化硼材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物材料，特别涉及一种聚丙烯酸金属盐/氧化硼复合材料、制备方法以及其用途。

背景技术

电离辐射已经广泛的存在和应用于当代科学技术的许多领域，人类在享受由此而获得便利的同时，也十分重视对辐射的防护。仅就辐射的生物学效应以及危害而言，辐射防护的目的在于：既要保护个人和他们的后代以及全体人类，又要允许进行那些可能产生辐射照射的必要活动，所以辐射防护的目的在于防止有害的非随机性效应，并限制随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平。因而射线防护器材的研制、生产与推广应用，是常规民用卫生防护工作的重点，也是军用领域射线防护的重要组成部分。

现在的辐射屏蔽材料，一般都使用铅有机玻璃、铅织物、铅纤维代替密度高的铅板，这些防护材料对低能射线吸收性能好，密度小，方便，成本低廉，受到了广泛的应用。新型的防护材料具有质轻、防护性能优良、易于产业化和无毒的特点。例如，文献(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B,2003,207(3),257-262)报道了一种防辐射玻璃，其特征制备方法在于将具有辐射防护能力的金属氧化物(氧化铅、氧化硼等)按照一定比例与氧化锌、氧化铋共融。文献(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A,2004,522(3),455-461)报道了一种防中子辐射材料，其特征制备方法是将氟化锂、碳化硼与交换树脂在一定容器内搅拌后浇铸成型。文献(Materials & Design,2009,30(3),862-866)报道了一种BaPbO₃/Al复合材料，其特征制备方法是将BaPbO₃粉末与铝粉混合球磨后经过淬火工艺制备。文献(China Plastics Industry,2008,36,67-71)报道了一种防辐射有机玻璃，其特征制备方法是将铅离子通过离子交换等手段接枝到树脂中，并测定了所制材料的防辐射性能。

随着辐射在越来越多的领域的应用，传统的材料已难以满足各种防护器材生产的需求。自70年代末开始，逐步开发、生产了各类特制的防护材料。这些材料大多以有机聚合物为骨架材料，以具有吸收射线功能的屏蔽剂微粉为填料，经一定工艺复合而成。这样的复合材料既结合了聚合物材料的易加工性能，又能保证一定的屏蔽效率，同时材料中的大量轻元素对低能光子、中子有很好的屏蔽、吸收作用。聚丙烯酸树脂是最常用的一种通用聚合物之一，其加工性能优良，成型简单；而且丙烯酸单体很活泼，容易接枝其他活泼金属离子，这使得聚丙烯酸类复合材料成为一类密度低、质量低却具有高射线吸收性的新型防辐射材料。

已公开的辐射屏蔽材料存在三个显著的问题，一是制备工艺较复杂；二是铅元素或其他稀土元素在基底材料中不能很好地均匀分散，容易团聚，降低了屏蔽性能；三是制备的材料往往辐射屏蔽性能单一，只能屏蔽γ射线或中子，而不能同时屏蔽掉两种辐射。例如，文献(Acta Physica Sinica,2009,9,6604-6608)报道了一种聚丙烯酸铅辐射防护材料，其特征制备方法是采用热引发自由基聚合法先在水性溶剂中制备聚丙烯酸铅固体颗粒，再通过球磨后压塑成型，该方法使用了大量溶剂，导致最终产品中气泡等空穴的存在，降低了屏蔽效率，而且只对γ射线具有屏蔽效应。文献(Acta Polymerica Sinica,2010,5,582-587)报道了一种聚丙烯酸铅/环氧树脂辐射防护材料，其特征制备方法是γ辐照接枝共聚制备复合材料，其制备条件较为苛刻，对γ射线防护有一定的效果，但对中子屏蔽作用却不大，影响了其在工业上的加工和应用。文献(Materials Engineering,2003,4,17-18)报道了一种B₄C/Al复合材料，对中子屏蔽有一定的效果，由于以B₄C陶瓷为承载体，此类复合材料塑性较差，又由于Pb的缺失对γ射线的屏蔽效果也存在缺陷。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服传统聚丙烯酸类材料制备条件苛刻，添加的功能粒子很难均匀分散，制备的材料辐射屏蔽性能单一的缺点，提供一种聚丙烯酸金属盐/氧化硼复合材料及其制备方法和应用。

技术方案：本发明的制备聚丙烯酸金属盐/氧化硼复合材料方法，包括以下步骤：