RU2849037C1 - Epoxy x-ray protective material and method for its production - Google Patents
Epoxy x-ray protective material and method for its productionInfo
- Publication number
- RU2849037C1 RU2849037C1 RU2025108923A RU2025108923A RU2849037C1 RU 2849037 C1 RU2849037 C1 RU 2849037C1 RU 2025108923 A RU2025108923 A RU 2025108923A RU 2025108923 A RU2025108923 A RU 2025108923A RU 2849037 C1 RU2849037 C1 RU 2849037C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray protective
- mixture
- protective material
- ray
- hardener
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области полимерных материалов, предназначенных для защиты от радиационного излучения, и может быть использовано в строительстве и рентгенотехнике. Изобретение может применяться для строительства монолитных противорадиационных бункеров и производства контейнеров для хранения отработанных радиоактивных отходов, а также изоляции рентгеновских установок для защиты обслуживающего персонала.The invention relates to polymeric materials designed for radiation protection and can be used in construction and X-ray technology. It can be used for the construction of monolithic radiation bunkers and the production of containers for storing spent radioactive waste, as well as for insulating X-ray equipment to protect operating personnel.
На практике для повышения радиационной безопасности помещений используют материалы на основе полимерного связующего, отвердителя и наполнителя, экранирующего ионизирующее излучение. В качестве наполнителя выступают смеси оксидов редкоземельных элементов, металлоорганические соединения, а также дисперсные тяжелые металлы, в частности, свинец. В качестве полимерного связующего используют каучук, полиимид, эпоксидные смолы и другие олигомерные и полимерные соединения.In practice, materials based on a polymer binder, hardener, and filler that shields ionizing radiation are used to improve the radiation safety of buildings. Mixtures of rare earth oxides, organometallic compounds, and dispersed heavy metals, particularly lead, serve as fillers. Rubber, polyimide, epoxy resins, and other oligomeric and polymeric compounds are used as polymer binders.
Известна резиновая смесь для изготовления рентгенозащитных резин (см. RU 2054439, кл. МПК C08L 9/00, C08K 3/22, C08L 9/00, C08L 23/34, G21F 1/10, опубл. 20.02.1996), включающая каучук, вулканизующие добавки и рентгенозащитный наполнитель, отличающаяся тем, что она в качестве рентгенозащитного наполнителя содержит оксиды редкоземельных металлов и дополнительно содержит хлорсульфированный полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:A rubber mixture is known for the production of X-ray protective rubbers (see RU 2054439, IPC class C08L 9/00, C08K 3/22, C08L 9/00, C08L 23/34, G21F 1/10, published 20.02.1996), including rubber, vulcanizing additives and an X-ray protective filler, characterized in that it contains oxides of rare earth metals as an X-ray protective filler and additionally contains chlorosulfonated polyethylene in the following ratio of components, parts by weight:
Достоинством изобретения является эластичность материала и экологическая чистота благодаря исключению из рецептуры оксида свинца. Недостатком является низкое содержание тяжелых металлов в рецептуре смеси из-за использования их оксидов и, как результат, низкая эффективность поглощения рентгеновского излучения.The advantage of the invention is the material's elasticity and environmental friendliness, thanks to the exclusion of lead oxide from the formula. A disadvantage is the low content of heavy metals in the mixture due to the use of their oxides, resulting in low X-ray absorption efficiency.
Известна рентгенозащитная композиция (см. RU 2768360, кл. МПК G21F 1/10, опубл. 24.03.2022) на основе диметилсилоксанового каучука, включающая катализатор холодного отверждения и поглощающий рентгеновское излучение наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован фторид висмута при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:A known X-ray protective composition (see RU 2768360, IPC class G21F 1/10, published 03/24/2022) is based on dimethylsiloxane rubber, including a cold curing catalyst and an X-ray absorbing filler, characterized in that bismuth fluoride is used as a filler in the following ratio of components, parts by weight:
Изобретение позволяет улучшить рентгенозащитные свойства и физико-химические характеристики рентгенозащитного материала. Недостатком является использование фторида висмута как рентгенозащитного наполнителя, что снижает долю чистого висмута как тяжелого металла в составе композиции, снижая эффективность поглощения ею рентгеновского излучения.The invention improves the X-ray protective properties and physicochemical characteristics of the X-ray protective material. A drawback is the use of bismuth fluoride as an X-ray protective filler, which reduces the proportion of pure bismuth as a heavy metal in the composition, reducing its X-ray absorption efficiency.
Известна рентгенозащитная композиция (см. RU 2138865, кл. МПК G21F 1/10, опубл. 27.09.1999), включающая полимерное кремнийсодержащее связующее, катализатор холодного отверждения, порошкообразный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит диметилсилоксановый каучук с молекулярной массой 15000-70000 в качестве связующего, металлоорганическое соединение - диэтилдикаприлат олова (IV) в виде его раствора в тетраэтоксисилане в качестве катализатора, а наполнитель содержит смесь оксидов редкоземельных элементов и оксиды сурьмы (III) и иттрия при массовом соотношении количества оксидов редкоземельных элементов к количеству оксидов сурьмы (III) и иттрия 1:(1.15-1.59) и массовом соотношении количества оксида сурьмы (III) и количества оксида иттрия 1:(0.016-0.088) при следующем содержании компонентов, мас. %:A known X-ray protective composition (see RU 2138865, IPC class G21F 1/10, published 09.27.1999) includes a polymeric silicon-containing binder, a cold curing catalyst, a powder filler, characterized in that it contains dimethylsiloxane rubber with a molecular weight of 15,000-70,000 as a binder, an organometallic compound - tin (IV) diethyl dicaprylate in the form of its solution in tetraethoxysilane as a catalyst, and the filler contains a mixture of oxides of rare earth elements and oxides of antimony (III) and yttrium with a mass ratio of the amount of oxides of rare earth elements to the amount of oxides of antimony (III) and yttrium of 1: (1.15-1.59) and a mass ratio of the amount of oxide antimony (III) and the amount of yttrium oxide 1:(0.016-0.088) with the following content of components, wt. %:
Рентгенозащитная композиция также отличается тем, что она содержит в составе наполнителя оксиды легких редкоземельных элементов - лантана, церия, неодима, празеодима, оксиды средних редкоземельных элементов - самария, европия, гадолиния, тербия, оксиды тяжелых редкоземельных элементов - диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, а также оксиды сурьмы (III) и иттрия при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:The X-ray protective composition is also distinguished by the fact that it contains in the filler oxides of light rare earth elements - lanthanum, cerium, neodymium, praseodymium, oxides of medium rare earth elements - samarium, europium, gadolinium, terbium, oxides of heavy rare earth elements - dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, as well as oxides of antimony (III) and yttrium in the following ratio of ingredients, wt. %:
Состав полимерной композиции характеризуется высокими физико-механическими показателями, малотоксичен, пригоден для изготовления защитной одежды, механическая прочность ~3.0 МПа, эффективность ослабления рентгеновского излучения с граничной энергией до 80 кэВ, характеризующейся свинцовым эквивалентом при толщине образца материала 2 мм - 0.57 мм свинца. Достоинством композиции является обеспечение достаточной эффективности ослабления рентгеновского излучения и повышения физико-механических показателей, повышении технологичности и обеспечение возможности изготовления рентгенозащитной одежды. Недостатком изобретения является использование дорогостоящих оксидов редкоземельных элементов в качестве наполнителей, а также их использование в оксидной форме, что снижает общее содержание тяжелых элементов в составе рентгенозащитной композиции, уменьшая ее способность защищать от рентгеновского излучения.The polymer composite boasts high physical and mechanical properties, low toxicity, and is suitable for the manufacture of protective clothing. It exhibits mechanical strength of ~3.0 MPa and attenuates X-rays with a cutoff energy of up to 80 keV, characterized by a lead equivalent of 0.57 mm lead for a sample thickness of 2 mm. The advantage of the composite is its sufficient attenuation of X-rays and improved physical and mechanical properties, enhanced manufacturability, and the possibility of manufacturing X-ray protective clothing. A disadvantage of the invention is the use of expensive rare earth oxides as fillers, as well as their use in oxide form, which reduces the overall content of heavy elements in the X-ray protective composite, diminishing its ability to protect against X-ray radiation.
Известна рентгенозащитная композиция (см. RU 2294030, кл. МПК G21F 1/10, опубл. 20.02.2007), содержащая полимерное связующее, экранирующий порошкообразный наполнитель на основе соединений редкоземельных элементов и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве полимерного связующего она содержит олигоуретановый форполимер, в качестве отвердителя - вещество из группы аминосодержащих соединений, а в качестве экранирующего наполнителя -смесь фторированных оксидов редкоземельных элементов только легкой группы и дополнительно карбид вольфрама в качестве модифицирующей добавки при следующем содержании ингредиентов, мас. %:A known X-ray protective composition (see RU 2294030, IPC class G21F 1/10, published 20.02.2007) contains a polymer binder, a shielding powder filler based on compounds of rare earth elements and a hardener, characterized in that it contains an oligourethane prepolymer as a polymer binder, a substance from the group of amine-containing compounds as a hardener, and a mixture of fluorinated oxides of rare earth elements of only the light group as a shielding filler and, additionally, tungsten carbide as a modifying additive with the following content of ingredients, wt. %:
Преимущество изобретения заключается в повышении эффективности ослабления рентгеновского излучения. Недостатком является использование фторированных оксидов редкоземельных элементов в качестве экранирующего наполнителя, что снижает долю тяжелых элементов в составе рентгенозащитной композиции, ограничивая ее эффективность по поглощению рентгеновского излучения.The advantage of the invention is its increased efficiency in X-ray attenuation. A disadvantage is the use of fluorinated rare earth oxides as a shielding filler, which reduces the proportion of heavy elements in the X-ray protective composition, limiting its X-ray absorption efficiency.
Известен способ изготовления слоистого рентгенозащитного материала (см. RU 2277269, кл. МПК G21F 1/12, опубл. 27.05.2006), включающий соединение слоев материала, отверждение с получением пакета слоев тканого и рентгенозащитного материала, полученного путем смешивания ингредиентов рентгенозащитной композиции холодного отверждения, включающей кремнийорганический каучук в качестве связующего, экранирующий наполнитель из смеси оксидов редкоземельных элементов и оксида сурьмы (III), катализатор, полиамин и модифицирующий агент, состоящий из эпоксисодержащего углеводорода, эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов при следующем содержании ингредиентов из расчета на каждые 100 мас.ч. кремнийорганического связующего:A method for producing a layered X-ray protective material is known (see RU 2277269, IPC class G21F 1/12, published 27.05.2006), which includes joining layers of the material, curing to obtain a package of layers of woven and X-ray protective material obtained by mixing the ingredients of a cold-curing X-ray protective composition, including organosilicon rubber as a binder, a shielding filler from a mixture of oxides of rare earth elements and antimony (III) oxide, a catalyst, a polyamine and a modifying agent consisting of an epoxy-containing hydrocarbon, an ester of orthophthalic acid and monohydric alcohols with the following content of ingredients based on each 100 parts by weight of organosilicon binder:
отличающийся тем, что перед получением пакета слоев тканый материал импрегнируют органическим раствором металлоорганического соединения из группы органических солей олова, а рентгенозащитную композицию готовят последовательным смешением сначала кремнийорганического связующего и модифицирующего агента, затем наполнителя с получением вязкой пасты, затем катализатора и отвердителя - полиамина, которые добавляют в вязкую пасту непосредственно перед нанесением на обработанный тканый материал, полученный пакет подвергают компрессионному формованию и отверждению. Преимущество изобретения заключается в повышении технологичности способа.A method characterized in that, prior to forming the layer stack, the woven material is impregnated with an organic solution of an organometallic compound from the group of organic tin salts. The X-ray protective composition is prepared by sequentially mixing, first, an organosilicon binder and a modifying agent, then a filler to form a viscous paste, then a catalyst and a hardener (polyamine), which are added to the viscous paste immediately before application to the treated woven material. The resulting stack is then compression molded and cured. An advantage of the invention lies in the improved processability of the method.
Недостатком является трудоемкость получения рентгенозащитного материала и использование экранирующего наполнителя в виде смеси оксидов, что снижает непосредственное содержание элементов, поглощающих рентгеновское излучение, в составе рентгенозащитного материала, уменьшая его эффективность.The disadvantage is the labor-intensive nature of obtaining the X-ray protective material and the use of a shielding filler in the form of a mixture of oxides, which reduces the direct content of X-ray absorbing elements in the X-ray protective material, reducing its effectiveness.
Известно рентгенозащитное покрытие (см. RU 2281572, кл. МПК G21F 1/12, В32В 27/38, опубл. 10.08.2006), содержащее связующее, отвердитель, экранирующий наполнитель, отличающееся тем, что рентгенозащитное покрытие состоит из подслоя, содержащего отвержденное пластифицированное эпоксисодержащее соединение, и основного эластичного рентгенозащитного слоя на основе также эпоксисодержащего связующего, отвердителя из группы аминных отвердителей холодного отверждения, экранирующего наполнителя - порошкообразной смеси оксидов редкоземельных элементов, или смеси оксидов редкоземельных элементов с оксидом сурьмы (III), или смеси оксидов редкоземельных элементов с вольфрамом или его соединениями при следующем рецептурном содержании ингредиентов, мас. %:A radioprotective coating is known (see RU 2281572, IPC class G21F 1/12, B32B 27/38, published 10.08.2006) containing a binder, a hardener, a shielding filler, characterized in that the radioprotective coating consists of a sublayer containing a cured plasticized epoxy-containing compound, and a main elastic radioprotective layer also based on an epoxy-containing binder, a hardener from the group of cold-curing amine hardeners, a shielding filler - a powder mixture of rare earth element oxides, or a mixture of rare earth element oxides with antimony (III) oxide, or a mixture of rare earth element oxides with tungsten or its compounds with the following recipe content of ingredients, wt. %:
и дополнительно растворитель, состоящий из смеси эфиров уксусной кислоты, алифатических и ароматических растворителей из расчета 30-40 мас. % на каждые 100 г вещества основного рентгенозащитного слоя, при этом содержание экранирующего наполнителя в составе полимеризованного основного слоя составляет 78.5-88.7 мас. %.and additionally a solvent consisting of a mixture of acetic acid esters, aliphatic and aromatic solvents at a rate of 30-40 wt.% for every 100 g of the substance of the main X-ray protective layer, while the content of the shielding filler in the composition of the polymerized main layer is 78.5-88.7 wt.%.
Преимущества изобретения заключаются в повышении эффективности защиты персонала и пациентов, улучшении механических и адгезионных свойств.The advantages of the invention include increased efficiency of protection for staff and patients and improved mechanical and adhesive properties.
Недостатком изобретения является использование растворителей при изготовлении рентгенозащитного покрытия, испарение которых в процессе отверждения вызывает усадку покрытия с ростом внутренних напряжений, снижающих его прочность. Кроме того, недостатком является использование экранирующего наполнителя в виде оксидов, что снижает содержание экранирующих элементов в рентгенозащитном покрытии и уменьшает эффективность поглощения им рентгеновского излучения.A disadvantage of the invention is the use of solvents in the production of the X-ray protective coating. The evaporation of these solvents during the curing process causes the coating to shrink, leading to increased internal stresses, which reduces its strength. Furthermore, the use of oxide shielding filler reduces the amount of shielding elements in the X-ray protective coating and reduces its X-ray absorption efficiency.
Известна рентгенозащитная композиция (см. RU 2194317, кл. МПК G21F 1/10, опубл. 10.12.2002), включающая полимерное кремнийсодержащее связующее, металлоорганическое соединение из группы солей олова (IV) в качестве катализатора, экранирующий наполнитель, содержащий смесь оксидов редкоземельных элементов, оксида иттрия и оксида сурьмы (III), отличающаяся тем, что рентгенозащитная композиция дополнительно содержит модифицирующий агент, содержащий смесь соединений из группы полиамина - продукта аммирования дихлорэтана, соединения из группы эпоксисодержащих углеводородов, а также соединения из группы сложных эфиров ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического ряда С1-С9 при следующем соотношении ингредиентов в мас.ч. из расчета на каждые 100 мас.ч. кремнийсодержащего связующего:A known X-ray protective composition (see RU 2194317, IPC class G21F 1/10, published 10.12.2002) includes a polymeric silicon-containing binder, an organometallic compound from the group of tin (IV) salts as a catalyst, a screening filler containing a mixture of oxides of rare earth elements, yttrium oxide and antimony (III) oxide, characterized in that the X-ray protective composition additionally contains a modifying agent containing a mixture of compounds from the polyamine group - a product of dichloroethane ammation, compounds from the group of epoxy-containing hydrocarbons, as well as compounds from the group of esters of orthophthalic acid and monohydric alcohols from the homologous series C1-C9 with the following ratio of ingredients in parts by weight based on every 100 parts by weight of silicon-containing binder:
состоящего из:consisting of:
а также наполнителя из:as well as filler from:
Достоинством изобретения является обеспечение высоких показателей технологичности включения композиции в структуру многослойного изделия, повышение адгезии к тканой основе, расширение интервалов времени жизнеспособности неотвержденной композиции при сохранении рентгенозащитных свойств.The advantage of the invention is the provision of high technological indicators for the inclusion of the composition into the structure of a multilayer product, increased adhesion to the woven base, and an extension of the time intervals of the viability of the uncured composition while maintaining the X-ray protective properties.
Недостатком изобретения является использование в качестве наполнителей оксидов редкоземельных элементов, оксида иттрия и оксида сурьмы, что снижает содержание редкоземельных элементов, иттрия и сурьмы как экранирующих элементов в составе композиции, ограничивая ее рентгенозащитные свойства.A disadvantage of the invention is the use of rare earth element oxides, yttrium oxide and antimony oxide as fillers, which reduces the content of rare earth elements, yttrium and antimony as shielding elements in the composition, limiting its X-ray protective properties.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению относиться рентгенозащитный материал (см. RU 2091873, кл. МПК G21F 1/10, опубл. 27.09.1997), содержащий эпоксидный олигомер, отвердитель, модификатор и экранирующий наполнитель, отличающийся тем, что в качестве отвердителя содержит малеиновый ангидрид, в качестве модификатора - тетраэтоксисилан, а в качестве экранирующего наполнителя - смесь стеарата свинца и полиэтилсиликоната свинца при следующем соотношении компонентов, мас. %:The closest to the proposed invention is an X-ray protective material (see RU 2091873, IPC class G21F 1/10, published 09/27/1997), containing an epoxy oligomer, a hardener, a modifier and a shielding filler, characterized in that it contains maleic anhydride as a hardener, tetraethoxysilane as a modifier, and a mixture of lead stearate and lead polyethylsiliconate as a shielding filler in the following ratio of components, wt. %:
Целью известного прототипа является повышение рентгенозащитных свойств и теплостойкости материала.The purpose of the known prototype is to improve the X-ray protective properties and heat resistance of the material.
Недостатком прототипа является использование в качестве экранирующего наполнителя стеарата свинца и полиэтилсиликоната свинца, что снижает концентрацию свинца как экранирующего элемента в рентгенозащитном материале, и как следствие, приводит к ослаблению эффективности защиты от радиационного излучения.A disadvantage of the prototype is the use of lead stearate and lead polyethylsiliconate as a shielding filler, which reduces the concentration of lead as a shielding element in the X-ray protective material and, as a consequence, leads to a weakening of the effectiveness of protection from radiation.
Задачей предлагаемого изобретения является получение эпоксидного рентгенозащитного материала с более высоким содержанием экранирующих элементов для повышения эффективности защиты от радиационного излучения.The objective of the proposed invention is to obtain an epoxy X-ray protective material with a higher content of shielding elements to increase the effectiveness of protection against radiation.
Поставленная задача решается тем, что предложен рентгенозащитный материал, содержащий эпоксидный олигомер, отвердитель, модификатор и экранирующий наполнитель, отличающийся тем, что в качестве отвердителя используют аминный отвердитель, в качестве модификатора - наночастицы диоксида кремния с размером элементарных частиц 7-14 нм, а в качестве экранирующего наполнителя - сплав тяжелых металлов с температурой плавления 62-98°С при следующем соотношении компонентов, мас. %:The stated problem is solved by the fact that an X-ray protective material is proposed, containing an epoxy oligomer, a hardener, a modifier and a shielding filler, characterized in that an amine hardener is used as a hardener, silicon dioxide nanoparticles with an elementary particle size of 7-14 nm are used as a modifier, and an alloy of heavy metals with a melting point of 62-98°C is used as a shielding filler, with the following ratio of components, wt. %:
Поставленная задача решается также тем, что способ получения рентгенозащитного материала заключается в диспергировании экранирующего наполнителя в эпоксидном олигомере, содержащем модификатор, и последующем отверждении полученной смеси отвердителем, отличающийся тем, что сначала проводят смешение эпоксидного олигомера и модификатора в виде диоксида кремния с размером элементарных частиц 7-14 нм на роторном диспергаторе при скорости 30000 об/мин, затем добавляют экранирующий наполнитель в виде гранул сплава тяжелых металлов с температурой плавления 62-98°С, проводят нагрев смеси до 190°С для расплавления сплава, перемешивают смесь на роторном диспергаторе при скорости 30000 об/мин до получения однородной эмульсии сплава тяжелых металлов, охлаждают полученную эмульсию до 20-60°С, добавляют расчетное количество аминного отвердителя, перемешивают смесь и отверждают в течение 24 часов при температуре 20-60°С с получением готового рентгенозащитного материала при следующем соотношении компонентов, мас. %:The stated problem is also solved in that the method for producing an X-ray protective material consists of dispersing a shielding filler in an epoxy oligomer containing a modifier and subsequently curing the resulting mixture with a hardener, characterized in that the epoxy oligomer and modifier in the form of silicon dioxide with an elementary particle size of 7-14 nm are first mixed on a rotary disperser at a speed of 30,000 rpm, then a shielding filler in the form of granules of a heavy metal alloy with a melting point of 62-98°C is added, the mixture is heated to 190°C to melt the alloy, the mixture is stirred on a rotary disperser at a speed of 30,000 rpm until a homogeneous emulsion of the heavy metal alloy is obtained, the resulting emulsion is cooled to 20-60°C, the calculated amount of amine hardener is added, the mixture is stirred and cured for 24 hours at a temperature 20-60°C to obtain a finished X-ray protective material with the following ratio of components, wt. %:
В частном случае осуществления способа, перед отверждением смесь компонентов заливают в форму или опалубку и затем отверждают с получением готового изделия из рентгенозащитного материала.In a particular case of implementing the method, before curing, the mixture of components is poured into a mold or formwork and then cured to obtain a finished product made of X-ray protective material.
В качестве эпоксидного олигомера используют диглицидиловый эфир бисфенола А с массовой долей эпоксидных групп 20-24%.Diglycidyl ether of bisphenol A with a mass fraction of epoxy groups of 20-24% is used as an epoxy oligomer.
В качестве отвердителя используют любой аминный отвердитель, сшивающий эпоксидный олигомер при температуре 20-60°С, включая этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин и др.Any amine hardener that crosslinks epoxy oligomer at a temperature of 20-60°C can be used as a hardener, including ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, polyethylenepolyamine, etc.
В качестве экранирующего наполнителя используют сплав Вуда, сплав Филда, сплав Розе или любой другой сплав тяжелых металлов, плавящийся в диапазоне 62-98°С.Wood's alloy, Field's alloy, Rose's alloy or any other heavy metal alloy melting in the range of 62-98°C is used as a shielding filler.
В качестве модификатора используют пирогенный диоксид кремния с гидроксильными или триметилсилильными поверхностными группами и размером элементарных частиц 7-14 нм, например, марок Aerosil 380 или Aerosil R972.Pyrogenic silicon dioxide with hydroxyl or trimethylsilyl surface groups and an elementary particle size of 7-14 nm, such as Aerosil 380 or Aerosil R972, is used as a modifier.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности поглощения рентгеновского излучения на 8-51% по сравнению с прототипом.The technical result of using the proposed invention consists in increasing the efficiency of X-ray absorption by 8-51% compared to the prototype.
Оценкой повышения характеристики эффективности поглощения ионизирующего излучения служит повышение свинцового эквивалента, который определяют согласно стандарту ASTM F2547-18 на рентгеновском дифрактометре Rotaflex D/MAX-RC (Rigaku, Япония) при CuKα-излучении и напряжении 60 кВ.The increase in the efficiency of absorption of ionizing radiation is assessed by increasing the lead equivalent, which is determined according to the ASTM F2547-18 standard on a Rotaflex D/MAX-RC X-ray diffractometer (Rigaku, Japan) with CuKα radiation and a voltage of 60 kV.
Нижеперечисленные примеры иллюстрируют техническое решение.The examples below illustrate the technical solution.
Пример 1Example 1
К 43.75 г эпоксидного олигомера с массовой долей эпоксидных групп 24% добавляют 6.25 г наночастиц диоксида кремния с гидроксидными поверхностными группами и размером элементарных частиц 7 нм. Смесь перемешивают на роторном диспергаторе при скорости 30000 об/мин и комнатной температуре в течение 5 минут. Затем добавляют 450 г гранул сплава Вуда, нагревают до температуры 180-190°С и перемешивают на роторном диспергаторе при скорости 30000 об/мин в течение 5 минут. После этого полученную эмульсию охлаждают до температуры 25°С, добавляют 4.4 г диэтилентриамина и отверждают в течение 24 часов при температуре 25°С.6.25 g of silicon dioxide nanoparticles with hydroxide surface groups and an elementary particle size of 7 nm are added to 43.75 g of epoxy oligomer with a 24% epoxy group mass fraction. The mixture is mixed on a rotary disperser at 30,000 rpm and room temperature for 5 minutes. Then 450 g of Wood's alloy granules are added, heated to a temperature of 180-190°C, and mixed on a rotary disperser at 30,000 rpm for 5 minutes. After this, the resulting emulsion is cooled to a temperature of 25°C, 4.4 g of diethylenetriamine is added, and the mixture is cured for 24 hours at a temperature of 25°C.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 2Example 2
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 1, но смешивают 87.5 г эпоксидного олигомера, 12.5 г наночастиц диоксида кремния, 400 г сплава Вуда и 8.75 г диэтилентриамина.The epoxy X-ray protective material is obtained in a similar manner to the method described in Example 1, but 87.5 g of epoxy oligomer, 12.5 g of silicon dioxide nanoparticles, 400 g of Wood's alloy and 8.75 g of diethylenetriamine are mixed.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 3Example 3
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 1, но смешивают 131.25 г эпоксидного олигомера, 18.75 г наночастиц диоксида кремния, 350 г сплава Вуда и 13.12 г диэтилентриамина.The epoxy X-ray protective material is obtained in a similar manner to the method described in Example 1, but 131.25 g of epoxy oligomer, 18.75 g of silicon dioxide nanoparticles, 350 g of Wood's alloy and 13.12 g of diethylenetriamine are mixed.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 4Example 4
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 1, но в качестве рентгенозащитного наполнителя добавляют сплав Розе.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 1, but Rose's alloy is added as an X-ray protective filler.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 5Example 5
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 2, но используют эпоксидный олигомер с массовой долей эпоксидных групп 20%, в качестве отвердителя используют полиэтиленполиамин, а полученную смесь указанных компонентов перед отверждением заливают в форму или опалубку для придания сложной конфигурации требуемого изделия (например, стен и перекрытий монолитного противорадиационного заглубленного помещения - убежища для защиты населения в чрезвычайных ситуациях) и затем отверждают при 60°С с получением готового изделия из рентгенозащитного материала.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 2, but an epoxy oligomer with a mass fraction of epoxy groups of 20% is used, polyethylene polyamine is used as a hardener, and the resulting mixture of the specified components is poured into a mold or formwork before curing to give the complex configuration of the required product (for example, the walls and ceilings of a monolithic anti-radiation underground room - a shelter for the protection of the population in emergency situations) and then cured at 60 ° C to obtain a finished product made of X-ray protective material.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 6Example 6
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 3, но используют эпоксидный олигомер с массовой долей эпоксидных групп 22%, в качестве рентгенозащитного наполнителя добавляют сплав Розе, в качестве отвердителя используют тетраэтилентриамин и отверждение проводят при 40°С.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 3, but an epoxy oligomer with a mass fraction of epoxy groups of 22% is used, Rose alloy is added as an X-ray protective filler, tetraethylenetriamine is used as a hardener, and curing is carried out at 40°C.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 7Example 7
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 1, но в качестве рентгенозащитного наполнителя добавляют сплав Филда.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 1, but Field's alloy is added as an X-ray protective filler.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 8Example 8
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 2, но в качестве рентгенозащитного наполнителя добавляют сплав Филда, а в качестве отвердителя используют этилендиамин.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 2, but Field's alloy is added as an X-ray protective filler, and ethylenediamine is used as a hardener.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 9Example 9
Получение эпоксидного рентгенозащитного материала осуществляют аналогично способу, описанному в примере 3, но в качестве рентгенозащитного наполнителя добавляют сплав Вуда, а в качестве модификатора используют наночастицы диоксида кремния с триметилсилильными поверхностными группами и размером элементарных частиц 14 нм.The production of epoxy X-ray protective material is carried out similarly to the method described in Example 3, but Wood's alloy is added as an X-ray protective filler, and silicon dioxide nanoparticles with trimethylsilyl surface groups and an elementary particle size of 14 nm are used as a modifier.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Пример 10 (сравнительный по прототипу)Example 10 (comparative to prototype)
В механическом смесителе смешивают 8 г эпоксидного олигомера и 1.1 г тетраэтоксисилана в течение 20 мин при 55°С. Затем в композицию вводят 87 г полиэтилсиликоната свинца и 3.5 г малеинового ангидрида. Смесь перемешивают в течение 20 мин при 55°С. Вводят 0.4 г стеарата свинца и перемешивают в течение 10 мин.In a mechanical mixer, 8 g of epoxy oligomer and 1.1 g of tetraethoxysilane are mixed for 20 minutes at 55°C. Then, 87 g of lead polyethylsiliconate and 3.5 g of maleic anhydride are added to the composition. The mixture is stirred for 20 minutes at 55°C. 0.4 g of lead stearate is added and mixed for 10 minutes.
Приготовленную сырьевую композицию загружают в пресс-форму и прессуют под удельным давлением 100 МПа, поднимают температуру до 160°С в течение 10 мин. Пресс-форму с образцом под давлением охлаждают до 90°С. Сбрасывают давление до атмосферного.The prepared raw material composition is loaded into a mold and pressed under a specific pressure of 100 MPa, with the temperature raised to 160°C for 10 minutes. The mold containing the sample is cooled to 90°C under pressure. The pressure is released to atmospheric pressure.
Состав рентгенозащитного материала и его показатель эффективности защиты от радиационного излучения по свинцовому эквиваленту указаны в Таблице.The composition of the X-ray protective material and its radiation protection efficiency index in terms of lead equivalent are shown in the Table.
Таким образом, предлагаемое изобретение и способ его получения позволяют получить рентгенозащитный материал, имеющий свинцовый эквивалент, превышающий свинцовый эквивалент материала по прототипу (пример 10) минимум на 8% (пример 8) и максимум на 51% (пример 1). В свою очередь, рост свинцового эквивалента означает повышение эффективности поглощения рентгеновского излучения материалом по изобретению, позволяя получать из него рентгенозащитные изделия с меньшей толщиной и той же противорадиационной активностью.Thus, the proposed invention and its manufacturing method enable the production of an X-ray protective material with a lead equivalent exceeding that of the prior art material (Example 10) by at least 8% (Example 8) and at most 51% (Example 1). In turn, the increased lead equivalent means increased X-ray absorption efficiency by the inventive material, enabling the production of X-ray protective products with reduced thickness and the same anti-radiation activity.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2849037C1 true RU2849037C1 (en) | 2025-10-22 |
Family
ID=
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2054439C1 (en) * | 1992-10-30 | 1996-02-20 | Вера Филипповна Дебальчук | Rubber mixture for manufacturing of rubber being protection against x-rays |
| US5525408A (en) * | 1993-10-13 | 1996-06-11 | Weir; Donald | Radiation - shielding material |
| RU2091873C1 (en) * | 1995-05-19 | 1997-09-27 | Вячеслав Иванович Павленко | X-ray protective material |
| RU2194317C2 (en) * | 2000-06-26 | 2002-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | X-ray shielding composite |
| RU2277269C2 (en) * | 2004-02-09 | 2006-05-27 | ФГУП "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Method for manufacturing laminated x-ray shielding material |
| RU2281572C2 (en) * | 2003-01-20 | 2006-08-10 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | X-ray shielding coating |
| RU2294030C2 (en) * | 2002-10-02 | 2007-02-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - РФЯЦ ВНИИЭФ | X-ray protection composition |
| EP2912669A4 (en) * | 2012-10-25 | 2016-06-01 | Barnhardt Mfg Company | Composition and process for processing radioactive waste for shipment and storage |
| US20160163403A1 (en) * | 2008-01-22 | 2016-06-09 | Globe Composite Solutions, Ltd. | Lead-free polymer-based composite materials |
| EP3038113B1 (en) * | 2014-12-23 | 2017-11-29 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Use of a material comprising a solid matrix of a siliconised polymer and inorganic fillers such as neutron-absorbing material |
| GB2513091B (en) * | 2013-02-01 | 2018-04-25 | Akhter Raja Javed | Radiation shield |
| RU2768360C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-03-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | X-ray protective composition |
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2054439C1 (en) * | 1992-10-30 | 1996-02-20 | Вера Филипповна Дебальчук | Rubber mixture for manufacturing of rubber being protection against x-rays |
| US5525408A (en) * | 1993-10-13 | 1996-06-11 | Weir; Donald | Radiation - shielding material |
| RU2091873C1 (en) * | 1995-05-19 | 1997-09-27 | Вячеслав Иванович Павленко | X-ray protective material |
| RU2194317C2 (en) * | 2000-06-26 | 2002-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | X-ray shielding composite |
| RU2294030C2 (en) * | 2002-10-02 | 2007-02-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - РФЯЦ ВНИИЭФ | X-ray protection composition |
| RU2281572C2 (en) * | 2003-01-20 | 2006-08-10 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | X-ray shielding coating |
| RU2277269C2 (en) * | 2004-02-09 | 2006-05-27 | ФГУП "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Method for manufacturing laminated x-ray shielding material |
| US20160163403A1 (en) * | 2008-01-22 | 2016-06-09 | Globe Composite Solutions, Ltd. | Lead-free polymer-based composite materials |
| EP2912669A4 (en) * | 2012-10-25 | 2016-06-01 | Barnhardt Mfg Company | Composition and process for processing radioactive waste for shipment and storage |
| GB2513091B (en) * | 2013-02-01 | 2018-04-25 | Akhter Raja Javed | Radiation shield |
| EP3038113B1 (en) * | 2014-12-23 | 2017-11-29 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Use of a material comprising a solid matrix of a siliconised polymer and inorganic fillers such as neutron-absorbing material |
| RU2768360C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-03-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | X-ray protective composition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5324767A (en) | Thermosetting resin composition for casting high-voltage coil, and molded coil and panel formed by casting and curing the composition | |
| US4322513A (en) | Epoxy resin-based compositions | |
| DE1720427C3 (en) | Thermosetting epoxy resin mixtures | |
| US5969059A (en) | Impregnation resin composition | |
| RU2156509C2 (en) | Laminated x-ray-protective material | |
| RU2849037C1 (en) | Epoxy x-ray protective material and method for its production | |
| EP0355558A1 (en) | Insulating tape for manufaturing an impregnated insulating jacket for electric conductors | |
| JP3412848B2 (en) | Epoxy flame retardant material containing inorganic oxide | |
| CN115160543B (en) | Preparation method and application of environmentally friendly flame retardant amine curing agent | |
| US5350779A (en) | Low exotherm, low temperature curing, epoxy impregnants | |
| JP3816604B2 (en) | Flame retardant epoxy resin composition for film capacitor and film capacitor using the same | |
| US5262456A (en) | Fire retardant casting resin molding compounds based on epoxy resins and acidic esters of hydroxy-functional phosphors | |
| EP1620485B1 (en) | Powdered epoxy composition | |
| CN107384278A (en) | A kind of mildew-proof flame retarded electron pouring sealant and preparation method thereof | |
| JPH0244295A (en) | neutron shielding material | |
| US3094498A (en) | Resinous compositions | |
| JP3336304B2 (en) | Flame-retardant epoxy resin composition for casting and coil casting | |
| JPH0627182B2 (en) | Liquid epoxy resin composition suitable for impregnation | |
| JPS62290718A (en) | Epoxy resin compositions and methods for manufacturing flyback transformers using them | |
| CN106833290A (en) | Thermal neutron shielding coating and preparation method thereof | |
| DE1918660A1 (en) | Flame retardant epoxy resins | |
| JPS6172016A (en) | Thermosetting resin composition | |
| KR20220065481A (en) | Epoxy Molding Compound Composition for Low Temperature Curing and Manufacturing method of the same | |
| JPS63265917A (en) | Resin composition for molding material | |
| CN119799053A (en) | A shielding putty material for high radiation areas and preparation method thereof |