[发明专利]一种全无铅X射线屏蔽橡胶复合材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种稀土混配其他金属及化合物全无铅X射线屏蔽橡胶复合材料。

背景技术：

本发明是制备高屏蔽性能、无铅、质轻柔软、物理机械性能良好的X射线屏蔽用高分子复合材料，用于医用诊断X射线光机、X射线衍射仪、电子显微镜的发射器及其它伴有X射线产生的场合工作人员的防护。

射线防护材料的研制、生产与推广应用，是民用卫生防护工作的重点之一，也是核能开发领域、军用领域射线防护的重要组成部分。长期以来，在我国放射工作人员中为数众多、防护条件最差的是医用诊断、心血管介入治疗X射线工作者(X光机、CT机)，他们需要大量的优质、轻便防辐射衣具。二十一世纪，围绕核能和射线应用而展开的各种基础研究和工业技术开发的势头迅猛(如核电站)，对建筑、仪器等固定式场合屏蔽及个人防护提出了更高要求。在射线防护材料也在航天领域也有着重要应用，各种探月(火星)、登月航天探测器，宇航员舱内服及太空行走舱外服均需要高效的射线防护。

传统的射线屏蔽材料主要是高分子基复合材料，其所含射线吸收物质为铅。铅原子序数为82，具有良好的能量吸收特性，对低能和高能X射线光子以及γ射线光子均有很高的衰减本领。

但是，含铅防护材料所具有的铅危害不容忽视。作为射线防护领域中的重要材料，铅及其化合物的用量相当大。在我国仅医用防护衣具中铅及其化合物的用量就达1000t/a，其他如防护铅墙、铅板、铅玻璃、铅涂料、防护建筑材料等铅及其化合物的用量更是达到万吨以上，一旦这些产品超过使用年限，其废弃物将严重影响人类健康和生存环境。为了达到屏蔽效果，防护产品中铅比例往往较大，如一件防护衣重量约7.5公斤，其80％的重量来自于铅，极高的铅浓度带来的危害不言而喻。铅将通过各种途径进入人体，对使用者造成危害。超过使用年限的产品基本以填埋的方式进行处理，高浓度铅又逐渐渗入土壤，污染水体。更为严重的是，含铅材料的生产环境十分恶劣。在机械设备强烈的剪切和转动情况下，铅及其化合物粉末四处飞扬，极易附着于操作人员的眼、鼻、口，并进入呼吸和消化系统，在这种操作环境下，即使有再好的防护措施也难以避免铅的侵入。

就屏蔽性能而言，铅也存在着缺陷。铅K层吸收边在88keV，对能量≥88keV的射线粒子有良好的吸收能力。同时，铅的L层吸收边为13keV，对能量≥13keV的光子也有一定的粒子吸收作用，但这一吸收能力随射线能量的增高而迅速减弱，当射线能量增至40keV时，铅的L层吸收能力已经十分微弱。上述结果表明，传统的铅屏蔽材料对于40-88keV的射线的粒子吸收能力是很弱的，而通常由130kVp以下医用管电压产生的X射线能量正处于40-88keV能量区域，因此，将铅作为该能量区间的X射线吸收物质缺陷明显。

人们正在加强无铅屏蔽材料的研究，如采取使用Cu、Sn、Sb、I、Ba等元素的方法来替代铅，一些新技术已形成专利，一些新产品也已问世。但是，从现有的无铅屏蔽材料来看，其性能优势仍显不足，代替铅现有屏蔽功能还存在问题。从现有无铅材料中主要使用的Cu、Sn、Sb、I、Ba等元素来看，元素Cu、Sn、Sb和I的K层吸收能量分别为9.0、29.2、30.5和33.1keV，距铅的弱吸收区(40-88keV的射线)的下限(40keV)较远，均不能很好起到弥补Pb弱吸收区的作用。元素Ba化学性质活泼，不能以单质形式，只能以化合物形式使用。在Ba的化合物中，Ba元素在其中所占重量百分比最高的是BaO，但BaO的碱性十分强，化学毒性很大，且价格昂贵，降低了它的使用价值。