КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ Российский патент 2010 года по МПК G21F9/28 

Изобретение относится к средствам защиты окружающей среды от радиоактивных загрязнений, а именно к дезактивирующим полимерным композициям на основе водных дисперсий полиакрилатов.

Радиоактивные материалы встречаются в разнообразных химических и физических формах, и опасность, которую они представляют, варьируется в широких пределах. Дезактивация неразрывно связана с источниками и условиями радиоактивных загрязнений, которые определяются механизмом образования, природой, радионуклидным составом и др. особенностями этих загрязнений. Эффективность дезактивации после аварий, сопровождающихся выбросом радиоактивных веществ, в процессе добычи и переработки ядерного топлива, после снятия с эксплуатации отработавших ядерных энергетических установок, при работе ЯЭУ на подвижных объектах и во всех других случаях, связанных с использованием радиоактивных веществ, повышается за счет использования снимаемых дезактивирующих пленок. Полимерные дезактивирующие композиции имеют сложные рецептуры в связи с приданием им комплекса физико-химических свойств для связывания поверхностного или глубинного радиоактивных загрязнений, работоспособности в условиях конкретного объекта и окружающей среды. Разработка более эффективных дезактивирующих композиций осуществляется за счет применения новых пленкообразующих, новых компонентов, определяющих дезактивирующую способность и др. физико-химические свойства композиций.

Предлагаемая композиция предназначена для дезактивации поверхностей при ликвидации последствий радиационных инцидентов и выводе ядерных и радиационно-опасных объектов из эксплуатации.

Известно аэрозольное дезактивирующее средство (патент РФ №21214769, кл. G21F 9/28, публ. 1999 г.). Известное средство предназначено для аэрозольной дезактивации поверхностей оборудования, металлоконструкции, частей здания, а также кожных покровов человека. Данное средство включает (мас.ч.):

Алкилбензосульфат или сульфанол 0,5-50 Полифосфат 0,3-0,5 Одноатомный спирт 2,0-5,0 Неионогенный ПАВ 0,1-1,5 Органическая кислота 0,5-2,0 Комплексообразователь 0,02-0,04

К причинам, препятствующим использованию известного средства, относятся образование жидких радиоактивных отходов, а также малая площадь очищаемой поверхности.

Известно средство для очистки рук от загрязнений (патент РФ №2308304, кл A61Q 19/10, публ. 2007 г.). Известное средство содержит поливиниловый спирт, глицерин, лимонную кислоту, водорастворимые эфиры целлюлозы, природные полисахариды и воду. Средство обеспечивает удаление загрязнений с кожи рук и дезактивацию.

Данное средство при использовании охватывает только узкую область дезактивации - медицинскую дезактивацию кожи человека и не предназначено для дезактивации различных поверхностей помещений, оборудования и др.

Известен состав для очистки поверхности (патент №2127290, кл С09D 129/04, публ. 1998 г.). Данный состав включает поливиниловый спирт, глицерин, кислоту органическую или минеральную, глиоксаль, полимерное водорастворимое клеящее вещество и воду. Данный состав обеспечивает дезактивацию, локализацию и изоляцию поверхностей от радиоактивных загрязнений и одновременно обеспечивает антимикробное и антисептическое действие.

Однако предлагаемый состав имеет большое время сушки. Высыхание 1 слоя - не менее 4-6 часов.

Известна композиция для нормализации радиоактивной обстановки (патент РФ №2236054, кл G21F 9/28, публ. 2004 г.). Данная композиция предназначена для нормализации радиационной обстановки и включает пленкообразующее вещество на основе водного или водно-спиртового раствора поливинилового спирта, или водно-спиртового раствора поливинилбутираля, или на основе органического раствора перхлорвиниловой смолы, пластификатор и наполнитель, а также дополнительно может содержать сульфонол в количестве 0,1-0,3 мас.% и глицерин в количестве 1,0-3,0 мас.%. Известная композиция применяется для дезактивации, изоляции и локализации радиоактивных загрязнений и обеспечивает проведение этих технологических процессов с реальным снижением дозозатрат персонала.

Данная композиция содержит ПАВ сульфонол в количестве 0,1-0,3%, и увеличение свыше 0,3% не позволяет добиться эффекта смачивания поверхностей. Кроме того, для пеноподавления вводится пеногаситель, что снижает моющую способность ПАВ (сульфонола). К недостаткам, препятствующим использованию композиции, относится длительность высыхания до получения удаляемого покрытия.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является композиция по патенту РФ №2236054, которая и выбрана в качестве прототипа.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является оперативная дезактивация за счет применения быстросохнущих композиций на основе водных дисперсий полиакрилатов.

Предлагаемая композиция для дезактивации при использовании на объектах атомной техники позволяет оперативно провести дезактивацию поверхностей из различных материалов, а при радиационных инцидентах с высокими радиационными уровнями - дистанционно с использованием робототехнических комплексов. При этом обеспечивается нанесение композиции на поверхности, имеющие, кроме радиоактивных, загрязнения, характерные для машиностроительного производства, техническую грязь, солевые отложения, пыль, стружку, смазывающие и охлаждающие жидкости (масла) за счет искусственного снижения пенообразования без потери моющей способности. А также позволяет улучшить условия труда персонала за счет бактерицидных свойств композиции, имеющей в своем составе катионактивный ПАВ диалкилдиметиламмоний хлорид и алкилдиметилбензиаммоний хлорид, рекомендованные к использованию Минздравсоцразвития РФ для целей дезинфекции и предстерилизационной очистки. Используемый катионоактивный ПАВ в предлагаемой композиции выполняет функции поверхностно-активного вещества с регулированием пенообразования и антисептика.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что композиция для дезактивации, включающая пленкообразующее вещество, пластификатор, поверхностно-активное вещество и воду, отличается тем, что в качестве пленкообразующего вещества содержит водную дисперсию полиакрилата, а в качестве поверхностно-активного вещества содержит смесь анионактивного и катионактивного ПАВ в количественном соотношении от 1:1 до 5:1 соответственно при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Водная дисперсия полиакрилата (в пересчете на массовую долю сухого продукта) 38,0-52,0 Пластификатор 2,0-8,0 Поверхностно-активное вещество (ПАВ) 02-1,2 Вода Остальное

В качестве водной дисперсии полиакрилата используют водную дисперсию сополимеров метилакрилата или бутилакрилата с метилметакрилатом, или сополимеры последних с метакриловой кислотой, или их смесь.

В качестве пластификатора используют глицерин и/или дибутилфталат.

В качестве анионактивного ПАВ используют алкилбензосульфонат или алкиларилсульфонат, а в качестве катионактивного ПАВ используют четвертичную аммониевую соль.

Композиция дополнительно содержит смесь неионогенного и амфотерного ПАВ в количестве от 0,4 до 0,6 мас.% и при соотношении от 3:1 до 5:1 соответственно, при этом в качестве неионогенного ПАВ используют производные полиэтиленгликолевых эфиров или оксиды третичных аминов, а в качестве амфотерного ПАВ используют производные бетаина.

Кроме того, композиция дополнительно содержит дезактивирующую добавку в количестве от 0,2 до 0,5 мас.%.

Перечень компонентов, используемых для приготовления предлагаемой композиции:

Латекс акрилатный БАК ТУ 221636-002-00210234-97

Акриловые дисперсии ЛАТАКРИЛ. Временный технологический регламент, утв. 20.12.2007 г.ФГУП «НИИ полимеров им.академика В.А.Каргина с опытным заводом»

Глицерин ГОСТ 6259-96

Дибутилфталат ГОСТ 8728-88

Анионоактивные поверхностно-активные вещества (АПАВ):

Алкилбензосульфонаты:

сульфонол НП-3 препарат ВД (марка С) ТУ 24.6-20257936-022-2006

Алкиларилсульфонаты:

лаурилсульфат натрия ТУ 2481-023-501-99225-2002

Катионоактивные (КПАВ):

Четвертичные аммониевые соли:

Алкилтриметиламмоний хлориды С₁₂-С₁₄, 35% АЛКАПАВ 1214.35 ТУ 2482-004-04706205-2005

Алкилдиметилбензиламмонийхлорид С₁₂-С₁₄, 50% КАТАПАВ ТУ 2482-008-04706205-2004

Неиногенные (НПАВ):

Оксиды третичных аминов:

алкилдиметиламинооксид (алкил C₁₂-С₁₄), 30% ОКСИПАВ А 1214.30

ТУ 2482-007-04706205-2006

Производные полиэтиленгликолевых эфиров:

вещество вспомогательное ОП-7, ОП-10 ГОСТ 8433-81

Амфотерные (АмфПАВ)

Производные бетаина:

алкилдиметилбетаин (алкил C₁₂-С₁₄), 30% БЕТАПАВ А.30;

кокамидопропилбетаин, 30% БЕТАПАВ АП.30

ТУ 2480-002-04706205-2004

Дезактивирующие добавки

Азотная кислота

ГОСТ 4461-77

Порошок синтетический моющий СФ-2У

ТУ 64-040-00335215-2004

Предлагаемую композицию получают путем смешения компонентов, качественный и количественный состав которых представлен в табл.1.

Пример приготовления композиции.

Изготовление дезактивирующей композиции производится в аппарате с перемешивающим устройством (изготовитель - научно-производственная фирма «МИКСИНГ», г.Санкт-Петербург). В дисперсию пленкообразующего вещества вводят последовательно при перемешивании компоненты согласно рецептуре (соответствует п.1 формулы изобретения с последующим добавлением компонентов из зависимых пунктов изобретения). В течение 15 мин осуществляется перемешивание раствора. После введения компонентов в течение 15 мин осуществляется перемешивание раствора.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Использование в качестве пленкообразующего водных дисперсий полиакрилатов позволяет получать покрытия при однослойном нанесении композиции на загрязненную поверхность, сформировавшееся покрытие обладает значительной прочностью, а время формирования до полного высыхания покрытия не превышает 2-х часов.

При величине массовой доли сухого продукта, большей 52%, водная дисперсия сополимеров при распылении начинает коагулировать и забивает распылительное устройство (в табл.1, 2 не представлено).

При величине массовой доли сухого продукта, меньшей 38%, не удается получить технологичный слой покрытия, а следовательно, требуется многократность нанесения дисперсии (в табл.1, 2 не представлено).

При содержании пластификатора более 8,0% происходит его «выпотевание» на поверхности пленок после высыхания, в том числе на дезактивируемой поверхности, что недопустимо (пример №23, 24).

При содержании пластификатора менее 2,0% появляются трудности со съемом пленки с поверхности из-за недостаточной эластичности (пример №21, 22).

При содержании смеси АПАВ и КПАВ больше 1,2% наблюдается пенообразование при нанесении, что ведет к пузырям внутри высыхающей пленки, т.е. к несплошности пленки (пример №26).

Содержание смеси АПАВ и КПАВ меньше 0,2% приводит к уменьшению коэффициентов дезактивации (пример №25).

Если содержание смеси АПАВ и КПАВ находится в интервале 2-8%, но соотношение между ними меньше 1:1 (пример №27), то уменьшаются значения коэффициентов дезактивации, тот же результат наблюдается и при соотношении между ними больше 5:1 (пример №28).

Если содержание (при сохранении соотношения НПАВ:АмфПАВ от 3:1 до 5:1) смеси ПАВ меньше 0,4% (пример №31), наблюдается снижение коэффициентов дезактивации, а при содержании больше 0,6% (пример №32) в процессе приготовления состава он вспенивается, и пена долго не спадает, что увеличивает время проведения работы по дезактивации. При увеличении или уменьшении количества смеси НПАВ и АмфПАВ от заявленного в формуле наблюдается снижение коэффициентов дезактивации (пример №29, 30).

При содержании дезактивирующей добавки меньше 0,2% композиция не имеет повышения значений коэффициентов дезактивации (в табл.1, 2 не представлено).

При содержании дезактивирующей добавки больше 0,5% происходит частичная коагуляция композиции, что делает невозможным ее нанесение распылением (в табл.1, 2 не представлено).

Композиция по прототипу готовилась, как указано в описании к патенту №2236056.

При этом для формирования удаляемого покрытия необходимо было операцию нанесения композиции повторить дважды, а следовательно, время на проведение работ удваивается.

Нанесение композиции на основе водного раствора поливинилового спирта большей вязкости (140 с) затруднительно, а время формирования удаляемого покрытия составляет больше 3 ч (это в 1,5-3 раза больше, чем у предлагаемой композиции).

Результаты испытаний подтверждают, что предлагаемая композиция направлена на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.

Изобретение относится к средствам защиты окружающей среды от радиоактивных загрязнений, а именно к дезактивирующим полимерным композициям на основе водных дисперсий полиакрилатов и/или поливинилацетатов. Сущность изобретения: композиция для дезактивации, включающая пленкообразующее вещество, пластификатор, поверхностно-активное вещество и воду, отличается тем, что в качестве пленкообразующего вещества содержит водную дисперсию полиакрилата, а в качестве поверхностно-активного вещества содержит смесь анионактивного и катионактивного ПАВ в количественном соотношении от 1:1 до 5:1 соответственно при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Водная дисперсия полиакрилата   (в пересчете на массовую додю сухого продукта) 38,0-52,0 Пластификатор 2,0-8,0 Поверхностно-активное вещество 0,2-1,2 Вода Остальное.

Техническим результатом изобретения является оперативная дезактивация из различных материалов, а при радиационных инцидентах с высокими радиационными уровнями - дистанционно с использованием робототехнических комплексов. При этом обеспечивается нанесение композиции на поверхности, имеющие, кроме радиоактивных, загрязнения, характерные для машиностроительного производства, техническую грязь, солевые отложения, пыль, стружку, смазывающие и охлаждающие жидкости (масла). 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для дезактивации, включающая пленкообразующее вещество, пластификатор, поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующего вещества содержит водную дисперсию полиакрилата, а в качестве поверхностно-активного вещества содержит смесь анионактивного и катионактивного ПАВ в количественном соотношении от 1:1 до 5:1 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водная дисперсия полиакрилата,   (в пересчете на массовую долю сухого продукта) 38,0-52,0 Пластификатор 2,0-8,0 Поверхностно-активное вещество 0,2-1,2 Вода остальное

2. Композиция для дезактивации по п.1, отличающаяся тем, что в качестве водной дисперсии полиакрилата используют водную дисперсию сополимеров метилакрилата или бутилакрилата с метилметакрилатом, или сополимеры последних с метакриловой кислотой или их смесь.

3. Композиция для дезактивации по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора используют глицерин и/или дибутилфталат.

4. Композиция для дезактивации по п.1, отличающаяся тем, что в качестве анионактивного ПАВ используют алкилбензосульфонат или алкиларилсульфонат, а в качестве катионактивного ПАВ используют четвертичную аммониевую соль.

5. Композиция для дезактивации по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит смесь неионогенного и амфотерного ПАВ в количестве от 0,4 до 0,6 мас.% от массы композиции и при количественном соотношении от 3:1 до 5:1 соответственно.

6. Композиция для дезактивации по п.5, отличающаяся тем, что в качестве неионогенного ПАВ используют производные полиэтиленгликолевых эфиров или оксиды третичных аминов, а в качестве амфотерного ПАВ используют производные бетаина.

7. Композиция для дезактивации по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дезактивирующую добавку в количестве от 0,2 до 0,5 мас.%, а в качестве дезактивирующей добавки используют азотную кислоту или порошок синтетический моющий СФ-2У.