[发明专利]一种中子辐射防护服装材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种辐射防护材料领域，特别涉及一种服装材料及其制备方法。

背景技术

现有的中子辐射防护服装均是针对热中子屏蔽进行设计，对中能中子的屏蔽效率很低，且没有对混合场中的X、γ射线和二次生成γ射线进行屏蔽。而在实际应用中，辐射场通常为混合场，且中子辐射的能谱分布很广，平均能量都在0.2MeV以上。如在研究性重水反应堆厂，中子场能量在11keV～201keV之间，热中子、中能中子和快中子的平均剂量当量份额分别为20.6％、21.0％和58.4％，且中子与中子吸收材料作用后产生能量较高的二次γ射线辐射。

现有的中子屏蔽服装材料主要有含硼聚乙烯板、含硼橡胶和含硼或锂纤维织物。含硼聚乙烯板作为屏蔽材料大大降低了服装的柔软性和舒适性。橡胶氢原子密度低，对中子的慢化不利，且橡胶类物质易发生粘结，柔软性较差，降低了穿着舒适性。含硼和锂元素化合物纤维织物具有柔软的特点，在作为防护服使用时具有良好的服用性能，但采用离子交换纤维技术制备的纤维由于吸附量的限制，硼和锂元素的含量较低，牢度较差，屏蔽效率低。以熔融纺丝制成的复合纤维，由于芯层辐射屏蔽物质含量不能超过60％(w％)，导致屏蔽效率低。

因此，现有的中子辐射防护服装材料不能达到对中子场的有效防护，安全性、柔软性和舒适性都达不到中子辐射防护服装要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种中子辐射防护服装材料，能同时具有热中子、中能中子和X、γ射线屏蔽功能，且在吸收中子和γ射线后无二次辐射产生，织物柔软，屏蔽效率高。

本发明的技术方案：一种中子辐射防护服装材料，其特征是至少包括五层不同功能填料无纺布，最外层为含重金属填料无纺布；第二层为不含填料无纺布；第三层为低含硼填料无纺布；第四层为高含硼填料无纺布；最里层为含铅填料无纺布；使用时将该五层功能填料无纺布按由最外层到最里层的顺序叠加缝制而成。

进一步技术方案为：所述最外层含重金属填料无纺布的组成和质量比为：重金属化合物60％～85％，粘合剂1％～3％，抗氧剂0.3％～0.7％，成丝聚合物11.3％～38.7％；第二层不含填料无纺布的组成和质量比为：抗氧剂0.3％～0.7％，成丝聚合物99.3％～99.7％；第三层低含硼填料无纺布的组成和质量比为：硼化合物5％～30％，粘合剂1％～3％，抗氧剂0.3％～0.7％，成丝聚合物66.3％～93.7％；第四层高含硼填料无纺布的组成和质量比为：硼化合物50％～70％，粘合剂1％～3％，抗氧剂0.3％～0.7％，成丝聚合物26.3％～48.7％；最里层含铅填料无纺布的组成为：铅化合物60％～90％，粘合剂1％～3％，抗氧剂0.3％～0.7％，成丝聚合物6.3％～38.7％。

所述成丝聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚酯和聚酰胺中的一种；所述抗氧剂为胺类抗氧剂、苯酚类抗氧剂中的一种或多种；所述粘合剂为聚氨酯类、丙烯酸类、环氧树脂类中的一种或多种。

所述重金属化合物为碳酸钡、醋酸铅、三氧化二铅、辛酸铅、氧化铋、氢氧化铋、五氧化二铋中的任何一种或两种；所述硼化合物为碳化硼、氮化硼、硼酸、氧化硼中的任何一种；所述铅化合物为醋酸铅、三氧化二铅、辛酸铅的任何一种。

各功能填料无纺布的厚度在0.1mm～5mm。

该中子辐射防护服装材料各功能层制备方法，其生产工艺为：

(a)熔喷：将成丝聚合物切片和抗氧剂混合均匀后喂入螺杆挤压机加热熔融，通过熔喷纺丝从熔喷喷丝头A和熔喷喷丝头B挤出，形成纤网；

(b)喷涂：将功能填料和粘合剂在搅拌釜中搅拌20分钟～30分钟混合均匀，加入喷涂装置料筒，通过喷涂工艺从喷涂头喷出，通过调节喷涂喷枪往返的速度调节功能填料的含量；

(c)复合：从熔喷喷丝头A喷出的纤网，喷涂头喷涂的功能填料，和熔喷喷丝头B喷出的纤网依次在凝网帘上复合，然后经过烘干、压延、切边卷绕形成含功能填料的无纺布。

进一步技术方案，所述熔喷的工艺参数为：挤出量0.7g/min，一级气流压力为0.35MPa，二级气流压力为0.15MPa，接收距离为850mm。

所述喷涂的工艺参数为上液量为500ml/min～800ml/min，空气压力为0.3MPa～0.7MPa，喷涂头喷嘴的直径为10cm，喷嘴距布面距离为15cm，喷枪往返的次数为30次/min～120次/min。

所述功能填料平均粒径在1μm～10μm。