РЕНТГЕНОЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК G21F1/10 

Изобретение относится к области полимерных материалов, применяемых для защиты персонала и оборудования от рентгеновского излучения, и может быть использовано для изготовления рентгенозащитной одежды, рентгенозащитных экранов в медицине, химических лабораториях, на АЭС и в других областях науки и техники, где необходимо использование средств, защищающих от рентгеновского излучения (РИ).

Известна рентгенозащитная композиция, содержащая рентгенозащитный наполнитель на основе оксидов РЗЭ, полимерное связующее и катализатор (патент РФ 2115559, МПК G 21 F 1/10, публ. 20.05,98 г., бюл. 13/98).

Однако в известной композиции обеспечены сравнительно невысокие временные интервалы жизнеспособности, показатели механической прочности и технологичности при нанесении композиции на тканую основу.

Наиболее близким к заявляемой является рентгенозащитная композиция, известная из патента РФ 2138865, кл. МПК G 21 F 1/10, публ. 27.09.99 г., бюл. 27/99, содержащая рентгенозащитный наполнитель на основе оксидов редкоземельных элементов, кремнийорганического связующего и катализатора из группы солей олова (IV) в качестве катализатора.

К недостаткам известной композиции относятся недостаточно высокие показатели жизнеспособности и адгезии, а в следствии этого и технологичности при нанесении на тканую основу в составе многослойного изделия.

Задачей авторов предлагаемого материала является разработка рентгенозащитной композиции, характеризующейся высокими механическими показателями и обладающей достаточно длительным временем жизнеспособности, в течение которого было бы возможным проведение различных технологических стадий, необходимых для изготовления защитных изделий и одежды, а также сохранение показателей, характеризующих способность готовой композиции к ослаблению РИ.

Новый технический результат, обеспечиваемый при изготовлении и использовании предлагаемого материала, заключается в обеспечении высоких показателей технологичности включения композиции в структуру многослойного изделия за счет улучшения кроющей способности, повышения адгезии к тканой основе, расширения интервалов времени жизнеспособности неотвержденной композиции при сохранении рентгенозащитных свойств.

Дополнительный технический результат заключается в оптимизации режима отверждения композиции по составляющим скорости и времени отверждения.

Дополнительный технический результат заключается в улучшении кроющей способности и технологичности нанесения композиции на тканую основу.

Дополнительный технический результат заключается в улучшении технологичности нанесения композиции на тонкую тканую основу, а также в снижении массы изделий.

Дополнительный технический результат заключается в оптимизации режима отверждения.

Указанные задача и новые технические результаты обеспечиваются тем, что в известной рентгенозащитной композиции, включающей полимерное кремнийсодержащее связующее, металлоорганическое соединение из группы солей олова (IV) в качестве катализатора, экранирующий наполнитель, содержащий смесь оксидов редкоземельных элементов, оксид иттрия и оксид сурьмы (III), в соответствии с предлагаемой композицией в ней содержится дополнительно модифицирующий агент из смеси соединения из группы полиамина - продукта аммирования дихлорэтана и соединения из группы эпоксисодержащих углеводородов, а также соединения из группы сложных эфиров ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического рядя C1-C9 при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч. из расчета на каждые 100 мас. ч. кремнийсодержащего связующего:
- модифицирующего агента - 6,1-21,0:
состоящего из:
- эпоксисодержащего углеводорода - 5,0-15,0;
- полиамина - 0,6-3,0;
- эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов - 0,5-3,0;
а также наполнителя из смеси оксидов РЗЭ и оксида иттрия - 160,0-180,0,
оксида сурьмы (III) - 200,0-210,0;
и катализатора - 6,0-8,0
Кроме того, рентгенозащитная композиция содержит полиэтиленполиамин.

Кроме того, рентгенозащитная композиция содержит в качестве сложного эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического ряда С1-С9 дибутилфталат.

Кроме того, рентгенозащитная композиция содержит в качестве эпоксисодержащего углеводорода эпоксидно-диановую смолу с молекулярной массой 390-430.

Кроме того, рентгенозащитная композиция в качестве катализатора содержит триэтанолметиленаминстаннан.

Сущность предлагаемой рентгенозащитной композиции поясняется следующим образом.

Первоначально готовят связующее и наполнитель.

Выбор кремнийорганического связующего основан на обеспечении условия максимального сочетания порошкообразного наполнителя и связующего, а также модифицирующего агента, позволяющего значительно расширить диапазоны жизнеспособности неотвержденной композиции.

Затем готовят смесь порошкообразных оксидов РЗЭ и оксидов сурьмы (III) и иттрия в заявляемых пределах соотношений в качестве экранирующего наполнителя.

Следует особо отметить, что при изменении количества оксида сурьмы (III) в процессе экспериментов в сторону увеличения до заявленных в формуле значений привело к повышению технологичности использования композиции в отвержденном состоянии при сочетании ее с тканой основой в составе многослойного защитного изделия при одновременном сохранении рентгенозащитных свойств готового материала.

В качестве наполнителя в предлагаемой композиции используется смесь оксидов редкоземельных элементов, оксида иттрия и оксида сурьмы (III) в диапазоне заявляемых количеств компонентов в составе предлагаемой рентгенозащитной композиции, в результате чего обеспечивается сохранение рентгенозащитных свойств готового материала.

Использование в качестве модифицирующего агента именно смеси полиамина - продукта аммирования дихлорэтана и соединения из группы эпоксисодержащих углеводородов, а также соединения из группы сложных эфиров ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического ряда С1-С9, как это показали экспериментальные исследования, основано на обеспечении высоких показателей технологичности включения композиции в структуру многослойного изделия за счет улучшения кроющей способности, повышения адгезии к тканой основе и других физико-механических показателей, расширения интервалов времени жизнеспособности неотвержденной композиции при сохранении рентгенозащитных свойств материала.

Представляется возможным допустить, что влияние модифицирующего агента на свойства заявляемой композиции заключается в создании менее вязкой и потому более подвижной среды, в которой происходит полимеризация комплекса связующего с отвердителем, эпоксисодержащего углеводорода и сложного эфира оргофгалевой кислоты и одноатомного спирта, проявляющего свойства как пластификатора, так и структурообразователя, влияние которого проявляется в регулировании образования оптимального качества связей внутри твердеющей композиции и с тканой основой изделий. При этом уменьшается плотность связей в формирующемся полимере и увеличивается способность композиции к образованию сплошной пленки на ткани, повышается ее текучесть.

Наиболее оптимальным является использование в качестве соединения из группы полиаминов - полиэтиленполиамина, т к. при этом обеспечивается выравнивание скоростей взаимодействия всех компонентов композиции и скорости отверждения во времени.

Экспериментально показано, что наиболее оптимальным является использование дибутилфталата в качестве соединения из группы сложных эфиров ортофталевой кислоты и одноатомного спирта из гомологического ряда С1-С9 для обеспечения высокой технологичности нанесения композиции на тканую основу и кроющей способности, проявляющейся в получении сплошного и однородного по толщине покрытия. При выборе дибутилфталата, проявляющего свойства пластификатора и повышающего пластичность и физико-механические показатели готового материала, экспериментально опробованы оптимальные количества последнего, необходимые для обеспечения максимального включения порошкообразного наполнителя в составе композиции. При этом значительно снижается вязкость композиции.

Кроме того, при нанесении композиции на тканую основу происходит, вероятно, дополнительное смачивание ткани, что в значительной степени способствует повышению кроющей способности композиции и улучшению технологичности при нанесении ее на ткань.

Использование в качестве эпоксисодержащего углеводорода эпоксидно-диановой смолы с молекулярной массой 390-430 способствует более прочному связыванию основы композиции с наполнителем и тканью, следствием чего является улучшение технологичности нанесения композиции на тканую основу изделия.

Наличие такого эффекта позволяет использовать указанную смолу в отдельных случаях для нанесения композиции на тонкие ткани, это, в свою очередь, позволит дополнительно снизить массу готового изделия за счет полученной возможности уменьшения толщины покрытия.

Наиболее оптимальным для осуществления мягкого режима отверждения композиции является применение в качестве катализатора триэтанолметиленаминстаннана.

После смешения всех компонентов композиции в течение более продолжительного времени жизнеспособности, чем это было достигнуто в прототипе, ее наносят на тонкую тканую основу и проводят отверждение по низкотемпературному режиму. После чего полученные образцы подвергают лабораторным испытаниям.

Таким образом, при использовании модифицирующих компонентов в составе заявляемой композиции в заявляемых пределах соотношений наряду с известными компонентами - связующим, экранирующим наполнителем и вулканизатором обеспечиваются более высокие показатели готового изделия, а именно улучшенная технологичность включения композиции в структуру многослойного изделия за счет улучшения кроющей способности, повышения адгезии к тканой основе, расширения интервалов времени жизнеспособности неотвержденной композиции при сохранении рентгенозащитных свойств.

Промышленная применимость заявляемой рентгенозащитной композиции может быть подтверждена следующими примерами.

Пример 1. В условиях данного примера была получена рентгенозащитная композиция, включающая экранирующий порошкообразный наполнитель, представляющий собой смесь оксидов редкоземельных элементов, оксида иттрия - ВКР-5 (ТУ 95.462-77), в количестве 160 мас. ч. и оксида сурьмы (III) ТУ 6-09-3267-84 в количестве 200 мас. ч. на каждые 100 мас. ч. связующего.

В качестве полимерного кремнийорганического связующего в композиции применен низкомолекулярный каучук CКTH марки Г, молекулярной массой 15•10³-30•10³ (ГОСТ 13835-73) в количестве 100 мас.ч.

В качестве металлоорганического соединения из группы солей олова (IV) выбран катализатор 68 (ТУ 38.303-04-05-90) в количестве 8,0 мас. ч.

В качестве модифицирующего агента для расширения интервалов жизнеспособности выбрана смесь эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20 с молекулярной массой 390-430 (ГОСТ 10587-84) в количестве 5,0 мас.ч. и полиэтиленполиамина (ТУ 6-02-594-80) в количестве 0,6 мас.ч.

В качестве сложного эфира ортофталевой кислоты и одноатомного спирта выбран дибутилфталат, проявляющий свойства и пластификатора, и регулятора структуры, в количестве 0,5 мас. ч.

Для получения рентгенозащитной композиции, пригодной для получения многослойного материала, сначала готовили смесь порошкообразных оксидов РЗЭ (редкоземельных элементов) и оксида иттрия в качестве экранирующего наполнителя - ВКР-5 (ТУ 95.462-77) и оксида сурьмы (Ill) вручную или в смесителе.

Смесь наполнителей смешивали с полимерным кремнийсодержащим связующим - низкомолекулярным каучуком СКТН марки Г, эпоксидно-диановой смолой марки ЭД-20 и дибутилфталатом.

Полученную смесь обрабатывали на вальцах в течение 10-30 минут при комнатной температуре.

Затем в смесь дозировали расчетное количество катализатора 68 и отвердитель - полиэтиленполиамин, все перемешивали в течение 3-5 минут на вальцах или вручную.

Использование всех компонентов в заявляемых пределах соотношений способствует большей продолжительности технологического времени жизнеспособности в таком ее значении, которое достаточно для проведения длительных процедур нанесения на тканую основу и в составе многослойного изделия.

Для изготовления испытуемых образцов готовая композиция наносилась на тканую основу - маркизет (ГОСТ 12239-79).

Далее, в примерах 2-9 в условиях примера 1 готовили композиции, используя конкретные соотношения из заявляемого диапазона значений.

Данные по составам и свойствам композиции сведены в таблицу. Пример 10 относится к прототипу.

Из таблицы видно, что использование в составе предлагаемой композиции всех указанных компонентов в заявляемых пределах их содержания обеспечивает получение высокоэффективного защитного материала с высокими показателями ослабления рентгеновского излучения, физико-механическими характеристиками и технологичностью сочетания композиции с тканой основой, что позволяет применять ее при изготовлении защитной одежды.

Изобретение относится к области полимерных материалов, применяемых для изготовления защитной одежды для персонала рентгеновских установок, с областях науки и техники, где необходима защита от рентгеновского излучения (РИ). Технический результат: 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. Сущность изобретения: композиция содержит полимерное кремнийсодержащее связующее, металлоорганическое соединение из группы солей олова (IV), в качестве катализатора экранирующий наполнитель из смеси оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), оксида иттрия и оксида сурьмы (III), а также модифицирующий агент. Модифицирующий агент содержит смесь соединения из группы эпоксисодержащих углеводородов, соединений из группы полиамина, соединения из группы эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического ряда С1-С9. Соотношение ингредиентов в мас. ч. из расчета на каждые 100 мас.ч. кремнийсодержащего связующего: эпоксисодержащий углеводород 5,0-15,0; полиамин 0,6-3,0; эфир ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов 0,5-3,0; смесь оксидов РЗЭ 160,0-180,0; оксид сурьмы (III) 200,0-210,0, катализатор 6,0-8,0. 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Рентгенозащитная композиция, 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: модифицирующего агента 6,1-21,0, состоящего из эпоксисодержащего углеводорода 5,0-15,0, полиамина 0,6-3,0, эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов 0,5-3,0, а также наполнителя из смеси оксидов редкоземельных элементов и оксида иттрия 160,0-180,0, оксида сурьмы (III) 200,0-210,0, катализатора 6,0-8,0. 2. Рентгенозащитная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве соединения из группы полиамина в составе модифицирующего агента она содержит полиэтиленполиамин. 3. Рентгенозащитная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит в качестве сложного эфира ортофталевой кислоты и одноатомных спиртов из гомологического ряда С1-С9 - дибутилфталат. 4. Рентгенозащитная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит в качестве эпоксисодержащего углеводорода эпоксиднодиановую смолу с мол. м. 390-430. 5. Рентгенозащитная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве катализатора она содержит триэтанолметиленаминстаннан.