可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種射線屏蔽復合材料，具體講是一種可快速固化聚氨酯基γ射線 屏蔽復合材料及其制備方法，屬于輻射防護材料領域。
【背景技術】
[0002] 隨著核電事業的快速發展，核電站的輻射安全問題也越來越得到人們的關注，特 別是對于在核電站停堆檢修以及核電設施退役的復雜環境下產生的核輻照安全問題，現已 成為世界關注的焦點。
[0003] 在核電站停堆檢修過程中，由于回路管道法蘭以及相關閥門部件的失效，往往會 造成帶有放射性γ射線水體的滲漏，為了保證相關從業人員的輻射安全，工作人員一般采 用鉛皮、鉛絨毯近距離的對有滲漏的地方進行包裹處理，再由相關的工作人員替換零件。然 而，由于現有的屏蔽材料對于復雜零部件的有效貼合度不夠，并不能有效的防止放射性水 體的滲漏，工作人員依然可能受到滲漏水體輻照的危險。
[0004] 同樣，在環境較為復雜的核設施退役的環境中，時常會遇到經過解體去污處理下 來的形狀不規則的含γ射線的各種廢棄物，其在進一步的打包運輸處理過程中仍然可能 對操作人員造成的輻射危害。現有操作過程中，通常會采用具有射線屏蔽功能的毯子等對 廢棄物進行包裹覆蓋，但是這些屏蔽材料靈活性差也不能有效貼合廢棄物，依然存在輻射 安全問題。因此，需要研發出一種可以快速固化并對物體表面有一定粘附力的屏蔽材料，在 噴射到達物體表面后可以快速發泡固化對物體進行包覆屏蔽，保證相關操作人員的輻照安 全。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種可以粘附在放射物 體表面且可以快速發泡固化對放射物體形成包覆屏蔽的聚氨酯基γ射線屏蔽材料及其制 備方法。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提供的可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽復合材 料，組成及重量份如下：
[0007] 白料 105-109 份
[0008] 黑料 105-109 份
[0009] 屏蔽填料 300-600份
[0010] 所述屏蔽填料為氧化鉛、氧化鉍、金屬鎢粉末其中一種或幾種混合物。
[0011] 本發明中，所述白料的組成及重量份為：1〇〇重量份多元醇、1. 5-2. 5重量份復合 催化劑、1-2重量份蒸餾水、2-3重量份發泡劑、0. 5-1. 5重量份泡沫穩定劑。
[0012] 本發明中，所述的多元醇為聚醚多元醇，所述聚醚多元醇為硬泡聚醚多元醇403、 聚氧化丙烯多元醇Ν-303、硬泡聚醚多元醇4110、聚醚多元醇204其中一種或幾種混合物， 且羥值為 250-800mgK0H/g。
[0013] 本發明中，所述的復合催化劑為三亞乙基二胺、二甲氨基乙基醚、三甲基羥乙基雙 氨乙基醚、二丁基錫二月桂酸酯、辛酸亞錫、五甲基二亞乙基三胺、環已胺中的多種混合物。
[0014] 本發明中，所述的發泡劑為二氯氟乙烷、環戊烷、五氟丙烷中的一種或幾種混合 物；
[0015] 本發明中，所述泡沫穩定劑為二甲基硅油。
[0016] 本發明中，所述黑料的組成及重量份為：0-50重量份二苯甲烷二異氰酸酯和 50-109重量份的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。
[0017] 本發明中，所述屏蔽填料粒徑為2_50um。
[0018] 本發明還提供了上述可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽復合材料的制備方法，包 括如下步驟：
[0019] 1)、屏蔽填料的改性及干燥處理：
[0020] 用乙醇將硅烷偶聯劑溶解配置成醇溶液，取部分屏蔽填料加入硅烷偶聯劑醇溶液 中攪拌過濾后，進行真空干燥烘干，進行改性處理；將剩余的屏蔽填料直接進行真空干燥烘 干處理；為了填料基體中具有較好的分散性能，改性與未改性的填料的比例在1:2-2:1之 間；
[0021] 2)、白料的混合：將白料在真空條件下攪拌均勾至液體無分層，其真空度<50kPa ;
[0022] 3)、填料的融入：將經過改性處理的屏蔽填料加入到白料中、將未改性干燥后的屏 蔽填料加入黑料中，在真空度<50kPa條件下攪拌混合均勻；
[0023] 4)、混合：將融入屏蔽填料的黑白料進行高速混合均勻，然后室溫下發泡固化，所 述高速混合轉速至少為1500r/min。
[0024] 10、根據權利要求9所述的可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽復合材料的制備方 法，其特征在于，所述如下步驟1)的真空干燥烘干條件為：真空度<80kPa、溫度為120°C、烘 干時間為1小時。
[0025] 本發明的有益效果在于：（1)、本發明聚氨酯基γ射線屏蔽復合材料具有固化速 率快，表面粘結性能好，機械性能優越等優點，通過室溫下簡單的混合即可快速反應固化， 可以對各類含有放射性不規則物體的表面進行有效粘結覆蓋，其附著力強不易脫落，具有 良好的γ射線屏蔽性能，對檢修或退役過程中含有的中低放射性的物體有很好的屏蔽效 果，有效保證了相關操作人員的安全；（2)、本發明制備工藝簡單，易于實現。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0027] 實施例1
[0028] 本實施例中可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽材料包括以下重量份組分：
[0029] 組分Α、105重量份白料：100重量份多元醇、1. 5重量份復合催化劑、1重量份蒸餾 水、2重量份發泡劑、0. 5重量份二甲基硅油。
[0030] 其中，100重量份聚醚多元醇為：5重量份硬泡聚醚403 (羥值770-800mgK0H/g，粘 度為35000-45000mPa · s)、25重量份的聚氧化丙烯多元醇N-303(480-510mgK0H/g，粘度為 500-575mPa · s)和 70 重量份的聚醚多元醇 204(270-290mgK0H/g，粘度為 60-80mPa · s);
[0031] 1. 5重量份的復合催化劑為：0. 4重量份的五甲基二亞乙基三胺、0. 1重量份的二 甲氨基乙基醚、0. 8重量份環已胺和0. 2重量份的二丁基錫二月桂酸酯；
[0032] 2重量份的發泡劑為：1. 5重量份二氯氟乙烷和0. 5重量份環戊烷。
[0033] 組分B、105重量份黑料：50重量份二苯甲烷二異氰酸酯和55重量份多亞甲基多 苯基多異氰酸酯。
[0034] 組分C、300重量份屏蔽填料：240重量份的氧化鉛，60重量份的鎢粉，其中所用填 料的粒徑為2-50um。
[0035] 其具體的制備步驟如下：
[0036] (1)、屏蔽填料的改性及干燥處理：用質量濃度為95%乙醇將0. 5重量份的硅烷偶 聯劑溶解配置成醇溶液，攪拌至硅烷偶聯劑完全溶解后，取80重量份氧化鉛和20重量份鎢 粉加入硅烷偶聯劑醇溶液中攪拌1小時，過濾后再用真空干燥箱除濕烘干，進行改性處理， 其處理條件為：真空度<80kPa、溫度為120°C、烘干時間為1小時；
[0037] 取160重量份氧化鉛和40重量份鎢粉直接真空干燥處理，烘干條件為真空度 <80kPa，溫度為120°C，時間為1小時。
[0038] (2)白料的混合：將選取好的多元醇、復合催化劑、蒸餾水、發泡劑和二甲基硅油 加入容器中，在真空攪拌機下攪拌均勾至液體無分層，混合條件為真空度<50kPa，攪拌時間 為1小時。
[0039] (3)填料的融入：將經過改性處理的屏蔽填料加入到白料中，在真空度<50kPa情 況下用真空攪拌機攪拌1小時混合均勻。將未改性干燥的屏蔽填料加入黑料中，在真空度 <50kPa情況下用真空攪拌機攪拌1小時混合均勾。
[0040] (4)混合：將融入屏蔽填料的黑、白料在增力攪拌機下高速混合均勻，然后室溫下 發泡固化，混合轉速1500r/min。
[0041] 經檢測，該聚氨酯基γ射線屏蔽材料的性能數據如下：
[0043] 實施例2
[0044] 本實施例中可快速固化聚氨酯基γ射線屏蔽材料包括以下重量份組分：
[0045] 組分Α、107重量份白料：100重量份多元醇、2重量份復合催化劑、1. 5重量份蒸餾 水、2. 5重量份發泡劑、1重量份二甲基硅油。
[0046] 其中，100重量份聚醚多元醇為：7. 5重量份硬泡聚醚多元醇403 (羥 值770-800mgK0H/g，粘度為35000-45000mPa · s)、10重量份的硬泡聚醚多元醇 4110(430-450mgK0H/g，粘度為2500-3000mPa · s)、10重量份的聚氧化丙烯多元 醇N-303(480-510mgK0H/g，粘度為500-575mPa · s)和72. 5重量份的聚醚多元醇 204(270-290mgK0H/g，粘度為 60-80mPa · s);
[0047] 2重量份的復合催化劑為：0. 5重量份的五甲基二亞乙基三胺、0. 2重量份的三甲 基羥乙基雙氨乙基醚，