硝酸铅辐射防护材料的制备和性能研究.pdf

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1、20工程塑料应用2010年，第38卷，第2期聚酰亚胺／硝酸铅辐射防护材料的制备和性能研究张亚丽沈孝洪(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016)摘要以自制的聚酰亚胺(PI)为基体、硝酸铅为添加剂制备了PL／硝酸铅辐射防护材料，重点利用高纯锗谱仪对该材料的辐射屏蔽性能进行测试分析，研究了硝酸铅含量对材料屏蔽性能的影响，并对热性能和耐辐射性能进行了测试。结果表明，该材料具有较好的耐辐射性能和屏蔽性能，可广泛地应用于多种领域。关键词聚酰亚胺硝酸铅辐射防护材料屏蔽性能随着各种射线日益广泛的应用，人们对其危害材料检测有限公司；性的认识也越来越深刻，同时对辐射防护材料的研热失重(TG)仪

2、：CDR21型，上海分析仪器厂；究也越来越深入。辐射防护材料是指能够吸收或消单端同轴高纯锗谱探测器：GEM30P4型，探散辐射能，对人体或仪器起保护作用的材料。这类头直径59．0mm、长度58．3mm，外面包裹层厚3材料的研制已经受到世界各发达国家的普遍重视，mm铝壳，灵敏区吸收层为1．27mm铝+0．7mm在国防和民用方面都有十分重要的意义。相对于重锗，工作电压2900V，美国ORTEC公司；金属、混凝土等常用的传统屏蔽材料，聚合物／金属屏蔽室：低本底铅室，由外向里为1cm铁+10屏蔽复合材料在轻便性、柔韧性、可加工性等方面更cm铅+0．5cm铜+0．5cm有机玻璃，双丰仪器厂。为优越

3、。近年来国内外相继开展了此类材料的研1．3试样制备究，并且一些研究成果已经被应用到各类射线的辐采用两步法合成PI／~J酸铅辐射防护材料：(1)射防护中-6J，主要包括含铅有机玻璃、铅硼聚乙向溶剂DMAc中加入硝酸铅，搅拌并超声分散处理烯、铅钨钡等元素填充橡胶等。后，按物质的量比1：1．02先后加入ODA和PMDA，一般说来，以乙烯基为基体的塑料的使用寿命20~C下搅拌反应1h，形成含硝酸铅的聚酰胺酸溶受限于乙烯基较差的耐辐射性能，含苯环结构的聚液；(2)脱溶剂热环化，即聚酰胺酸溶液先在70~C下合物则具有较好的耐辐射性能，尤其是芳香族聚酰脱溶剂20h，干燥至固态后，在200℃真空下热环化

4、亚胺(PI)材料J。有关PI中添加金属元素及其相成PI。然后制备成直径为6cm、厚度为1cm的试关应用的报道相当多，但到目前为止，国内外样，同法制备纯PI试样。对这类复合材料用于辐射屏蔽方面的研究还相当1．4性能测试少。高纯锗谱探测器主要用来测定射线能谱，(1)热性能测试其能量分辨率高，相对效率好，且在0．1—10MeV采用TG测试试样在质量损失率为10％时的热能量范围内线性良好，在核物理和核工程技术中有分解温度。升温速率10~C／min，参比物O／-A1O，，空相当广泛的应用。为此，笔者制备了PI／硝酸气气氛，气流速度40mL／min，测试温度范围20～铅辐射防护材料，然后运用高纯锗谱

5、仪对其耐辐700℃。射性能和屏蔽性能进行了测试与分析。(2)耐辐射性能测试1实验部分将所制备的试样放入40万居里∞co射线辐1．1主要原材料照中心进行大剂量照射，然后对其力学性能的变化4，4一二氨基二苯醚(ODA)、均苯四酸二酐情况进行测试分析，考察试样对射线辐照的耐受(PMDA)：化学纯，北京益利精细化学品有限公司；能力。Ⅳ，Ⅳ．二甲基乙酰胺(DMAc)：化学纯，国药集(3)辐射屏蔽性能测试团；图1为屏蔽性能测试装置，其射线源为∞co源，硝酸铅：分析纯，国药集团。微居级。1．2主要设备、仪器材料万能试验机：CMT5105型，深圳市新三思收稿日期：2009-12—07张亚丽，等：聚酰亚胺

6、／硝酸铅辐射防护材料的制备和性能研究21强度呈下降趋势，但下降幅度较小。当照射剂量达到1000kGy时，其相对拉伸强度仍保持在90％左右。这充分说明，辐射防护材料具有良好的耐辐射性能，具备在较高剂量辐射环境中应用的潜力。1屏蔽性能测试装置，J意图测试分析方法：^y光子与探测器中物质相互作用后产生电子，探测器通过测量电子的能量来产生照射剂量／kGy相应的脉冲信号计数。从能谱图上记数的具体变化图3辐射防护材料的相对拉伸强度随辐射剂量的变化情况来计算分析PI／硝酸铅辐射防护材料对射线的屏图4示出不同硝酸铅含量对PI／硝酸铅辐射防蔽效果。屏蔽率厂定义为：护材料在500kGy射线照射后相对拉伸强度

7、的影厂：—110-rt厂=———(1)响。从图4可以看出，在相同剂量^y射线照射后，随n0着硝酸铅含量的增加，辐射防护材料的拉伸强度略式中：凡。——增加屏蔽材料前在该能量范围内的有提高，保持在95％以上。这说明，硝酸铅含量变光子计数；化对材料的耐辐射性能影响不大。n——增加屏蔽材料后在该能量范围内的光子计数。2结果与讨论2．1TG分析图2示出硝酸铅含量对PI／硝酸铅辐射防护材料热分解温度的影响。图4硝酸铅含量对辐射防护材料耐辐射性能