[go: up one dir, main page]

RU2768360C1 - X-ray protective composition - Google Patents

X-ray protective composition Download PDF

Info

Publication number
RU2768360C1
RU2768360C1 RU2021124774A RU2021124774A RU2768360C1 RU 2768360 C1 RU2768360 C1 RU 2768360C1 RU 2021124774 A RU2021124774 A RU 2021124774A RU 2021124774 A RU2021124774 A RU 2021124774A RU 2768360 C1 RU2768360 C1 RU 2768360C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
ray protective
protective
filler
pts
Prior art date
Application number
RU2021124774A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Николаевич Бочкарев
Светлана Юрьевна Бухвалова
Нина Федоровна Асмолова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2021124774A priority Critical patent/RU2768360C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2768360C1 publication Critical patent/RU2768360C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/10Organic substances; Dispersions in organic carriers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radiation-protective materials and can be used to make means of protecting people and equipment from X-ray radiation. X-ray protective composition based on dimethylsiloxane rubber, containing: dimethylsiloxane rubber — 20 wt. pts.; bismuth fluoride — 78 wt. pts. ; hardener — 0.4 wt. pts.
EFFECT: invention improves X-ray protective properties and physical and chemical characteristics of the X-ray protective material.
1 cl

Description

Изобретение относится к радиационно-защитным материалам и может быть использовано для изготовления средств защиты для людей и оборудования от рентгеновского излучения.The invention relates to radiation-protective materials and can be used for the manufacture of protective equipment for people and equipment from X-rays.

Известны рентгенозащитные композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ) и полипиррола, содержащие в качестве наполнителя порошкообразный свинец или оксид свинца [Wardley R.B. UK Patent Application, GB 2118410 A, 1983, Hosseini, S.H., Ezzati, S.N., Askari, M., Synthesis, characterization and &»ray shielding properties of polypyrrole / lead nanocomposites. Pohm. Adv. Technol. 2015, 26, 561-568]. Композиции обеспечивают хорошее ослабление (HVT (толщина половинного ослабления) ниже 0.1 мм при энергии рентгеновских фотонов до 25 кэВ), но имеют существенные недостатки: высокая токсичность наполнителя, недостаточная гибкость и жесткость материала. Недостатки таких композиций создают технологические трудности при изготовлении изделий на их основе и служат препятствием для широкого использования материала.Known X-ray protective compositions based on polyvinyl chloride (PVC) and polypyrrole containing powdered lead or lead oxide as a filler [Wardley R.B. UK Patent Application, GB 2118410 A, 1983, Hosseini, S.H., Ezzati, S.N., Askari, M., Synthesis, characterization and&'ray shielding properties of polypyrrole / lead nanocomposites. Pohm. Adv. Technol. 2015, 26, 561-568]. The compositions provide good attenuation (HVT (half attenuation thickness) below 0.1 mm at X-ray photon energies up to 25 keV), but have significant drawbacks: high toxicity of the filler, insufficient flexibility and rigidity of the material. The disadvantages of such compositions create technological difficulties in the manufacture of products based on them and serve as an obstacle to the widespread use of the material.

Известна рентгенозащитная композиция на основе бутадиенового (или бутадиен-нитрильного) и дивинилстирольного каучуков, содержащая в качестве наполнителя вольфрам и оксиды тяжелых металлов [Андреев В.В., Попков К.К., Барковский А.Н., Добренякин Ю.П., Милюхина Г.К., Кузнецов Р.А., Хухарев В.В., Титов А.А., Старостин Б.С. Патент РФ №2030803, опубл. 10.03.1995]. Получаемый на ее основе материал обладает высокой рентгенозащитной эффективностью (свинцовый эквивалент - 0.52 мм для образцов с максимальным содержанием окиси свинца. 0.80 мм для образцов с максимальным содержанием вольфрама), однако его недостатками являются недостаточно широкий температурный интервал применения (-30-180°С), а также большой удельный вес.Known X-ray protective composition based on butadiene (or nitrile butadiene) and divinylstyrene rubbers containing tungsten and heavy metal oxides as a filler [Andreev V.V., Popkov K.K., Barkovsky A.N., Dobrenyakin Yu.P., Milyukhina G.K., Kuznetsov R.A., Khukharev V.V., Titov A.A., Starostin B.S. RF patent No. 2030803, publ. 10.03.1995]. The material obtained on its basis has a high X-ray protective efficiency (lead equivalent - 0.52 mm for samples with a maximum content of lead oxide. 0.80 mm for samples with a maximum content of tungsten), however, its disadvantages are an insufficiently wide temperature range of application (-30-180 ° C) , as well as a large specific gravity.

Известна рентгенозащитная композиция на основе диметилсилоксанового каучука, содержащая в качестве наполнителя наночастицы оксида висмута, однако его защитные свойства недостаточно высоки (свинцовый эквивалент - 0.25 мм для образцов толщиной 3.73 мм) [Nambiar, Sh., Osei, Е.K. Yeow, J.T.W. Polymer Nanocomposite-Based Shielding Against Diagnostic X-rays J. APPL, POLYM. SCI. 2013, 127, 6, 4939-4946].A well-known X-ray protective composition based on dimethylsiloxane rubber containing bismuth oxide nanoparticles as a filler, however, its protective properties are not high enough (lead equivalent is 0.25 mm for samples 3.73 mm thick) [Nambiar, Sh., Osei, E.K. Yeow, J.T.W. Polymer Nanocomposite-Based Shielding Against Diagnostic X-rays J. APPL, POLYM. SCI. 2013, 127, 6, 4939-4946].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является композиция для защиты от рентгеновского излучения на основе диметилсилоксанового каучука СКТН-А. содержащая в качестве наполнителя смесь оксидов лантаноидов ВКР-5М (ТУ 95.1537-87-1) и оксид сурьмы (III) в соотношении (мас. ч): СКТН-А - 100, порошкообразный наполнитель (смесь ВКР-5М и Sb2O3)- 350-450, катализа гор холодного отверждения К-68 (ТУ 38.303-04-05-90) - 3-4. [Кушникова Р.В., Пряникова I.Ф. Патент РФ, №2156509 опубл. 20.09.2000, бюл. №26]. Эффективность защиты (свинцовый эквивалент) 0.45-0.57. Недостатками материала являются относительно невысокая термостойкость и термоокислительная стабильность, не позволяющая использовать материал длительно при температуре 250-300°С, а также недостаточно высокие рентгенозащитные свойства.The closest analogue, taken as a prototype, is a composition for protection from x-rays based on dimethylsiloxane rubber SKTN-A. containing as a filler a mixture of lanthanide oxides VKR-5M (TU 95.1537-87-1) and antimony (III) oxide in the ratio (wt. h): SKTN-A - 100, powdered filler (a mixture of VKR-5M and Sb 2 O 3 ) - 350-450, catalysis of cold curing mountains K-68 (TU 38.303-04-05-90) - 3-4. [Kushnikova R.V., Pryanikova I.F. Patent of the Russian Federation, No. 2156509 publ. 09/20/2000, bul. No. 26]. Protection efficiency (lead equivalent) 0.45-0.57. The disadvantages of the material are relatively low heat resistance and thermal-oxidative stability, which does not allow the use of the material for a long time at a temperature of 250-300°C, as well as insufficiently high X-ray protective properties.

Задачей заявляемого изобретения является получение рентгенозащитного материала с улучшенными защитными и физико-химическими характеристиками, который может наноситься на одежду и элементы защищаемых конструкций разной геометрии.The objective of the claimed invention is to obtain an X-ray protective material with improved protective and physico-chemical characteristics, which can be applied to clothing and elements of protected structures of different geometry.

Технических результатом предлагаемого изобретения является улучшение рентгенозащитных свойств и физико-химические характеристик рентгенозащитного материала, возможность нанесения на сложные поверхности и расширение температурного диапазона применения материала.The technical result of the invention is to improve the X-ray protective properties and physico-chemical characteristics of the X-ray protective material, the possibility of applying to complex surfaces and expanding the temperature range of the material.

Технический результат достигается тем, что в рентгенозащитной композиции на основе диметилсилоксанового каучука, включающей катализатор холодного отверждения и поглощающий рентгеновское излучение наполнитель, в качестве наполнителя использован фторид висмута при соотношении массовых частей:The technical result is achieved by the fact that in the X-ray protective composition based on dimethylsiloxane rubber, including a cold curing catalyst and an X-ray absorbing filler, bismuth fluoride is used as a filler at a ratio of mass parts:

диметилсилоксановый каучукdimethylsiloxane rubber 20 масс. ч.20 wt. h. фторид висмутаbismuth fluoride 78 масс. ч.78 wt. h. отвердительhardener 0.4 масс. ч.0.4 wt. h.

Фторид висмута в виде мелкодисперсного порошка вводится в полимер на стадии полимеризации. Максимальное количество фторида висмута в системе, при котором материал сохраняет механическую прочность, эластичность и термическую устойчивость, составляет 78 массовых частей (содержание основного вещества не менее 99.9%).Bismuth fluoride in the form of a fine powder is introduced into the polymer at the polymerization stage. The maximum amount of bismuth fluoride in the system, at which the material retains mechanical strength, elasticity and thermal stability, is 78 mass parts (the content of the main substance is not less than 99.9%).

Способ получения рентгенозащитного материала на полимерной основе, включает следующие стадии:The method for obtaining a polymer-based X-ray protective material includes the following steps:

1 - смешивание раствора каучука СКТН-Л (20 масс. ч.) в гексане с порошком фторида висмута (78 масс. ч.):1 - mixing a solution of SKTN-L rubber (20 mass parts) in hexane with bismuth fluoride powder (78 mass parts):

2 - перемешивание смеси на магнитной мешалке в течение 20 мин;2 - stirring the mixture on a magnetic stirrer for 20 min;

3 - помешивание смеси при воздействии ультразвука в течение 20 мин;3 - stirring the mixture under the influence of ultrasound for 20 min;

4 - добавление 0.4 масс. ч. раствора аминопропилтриэтоксилана (АГМ-9) в этилсиликате с соотношением 1:4 (катализатора К-68) и перемешивание смеси еще 5 мин;4 - adding 0.4 wt. including a solution of aminopropyltriethoxylan (AGM-9) in ethyl silicate with a ratio of 1:4 (catalyst K-68) and stirring the mixture for another 5 minutes;

5 - удаление растворителя при пониженном давлении.5 - solvent removal under reduced pressure.

Для изготовления опытных образцов композиция заливается в форму необходимого размера. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре - 20 часов.For the manufacture of prototypes, the composition is poured into a mold of the required size. The curing time of the prepared material at room temperature is 20 hours.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующим примером: На магнитной мешалке к раствору 1.0 г СКТН-А в 10 мл гексана при перемешивании добавили 3.0 г порошкообразного BiF3 (H2O), смесь перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Затем смесь помещали в ультразвуковую ванну и перемешивали в течение еще 20 мин. К смеси добавляли 0.02 г катализатора, затем ее перемешивали еще 5 мин. Гексан удаляли при пониженном давлении, остаток в виде вязкой белой жидкости перенесли в металлическую форму (15 × 15 × 2 мм). Для исключения прилипания образца к поверхности формы ее дно перед заполнением рабочей суспензией покрывали парафильмовой пленкой Parafiim РМ-992. После заполнения форму накрыли такой же пленкой Parafilm РМ-992 и стеклянной пластиной. Для выдавливания излишков рабочей суспензии и формирования ровной поверхности образца на стеклянную пластину помещали груз. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре ~ 20 часов.The claimed invention is illustrated by the following example: On a magnetic stirrer, 3.0 g of powdered BiF 3 (H 2 O) was added to a solution of 1.0 g of SKTN-A in 10 ml of hexane with stirring, the mixture was stirred for 20 min at room temperature. The mixture was then placed in an ultrasonic bath and stirred for another 20 minutes. 0.02 g of the catalyst was added to the mixture, then it was stirred for another 5 min. Hexane was removed under reduced pressure, the residue as a viscous white liquid was transferred into a metal mold (15 × 15 × 2 mm). To prevent the sample from sticking to the surface of the mold, its bottom was covered with Parafiim RM-992 parafilm before being filled with the working suspension. After filling, the mold was covered with the same Parafilm PM-992 film and a glass plate. A weight was placed on a glass plate to squeeze out excess working suspension and form a smooth surface of the sample. The curing time of the prepared material at room temperature is ~ 20 hours.

Экспериментально полученные экранирующие характеристики материала, состоящего из 20 масс. ч. диметилсилоксанового каучука СКТН-А и 78 масс. ч. фторида висмута, соответствуют следующим параметрам: толщина слоя материала, при которой интенсивность радиации ослабляется в два раза (HVL) составляет 2 мм, массовый коэффициент ослабления 35.2 μч см2/г. Присутствие наполнителя - фторида висмута - не оказывает существенного влияния на терморазложение материала, его термостойкость определяется термостойкостью полисилоксановой матрицы.Experimentally obtained shielding characteristics of a material consisting of 20 wt. including dimethylsiloxane rubber SKTN-A and 78 wt. hours of bismuth fluoride correspond to the following parameters: the thickness of the material layer at which the radiation intensity is attenuated by a factor of two (HVL) is 2 mm, the mass attenuation coefficient is 35.2 μ h cm 2 /g. The presence of a filler - bismuth fluoride - does not have a significant effect on the thermal decomposition of the material, its thermal stability is determined by the thermal stability of the polysiloxane matrix.

Таким образом, решение технической задачи позволяет получить термостойкий рентгенозащитный висмутсодержащий композитный материал на полимерной основе с возможностью нанесения на одежду и элементы защищаемых конструкций разной геометрии.Thus, the solution of the technical problem makes it possible to obtain a heat-resistant X-ray protective bismuth-containing polymer-based composite material with the possibility of applying it to clothing and elements of protected structures of various geometries.

Claims (2)

Рентгенозащитная композиция на основе диметилсилоксанового каучука, включающая катализатор холодного отверждения и поглощающий рентгеновское излучение наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован фторид висмута при соотношение массовых частей:X-ray protective composition 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 at a ratio of mass parts: диметилсилоксановый каучукdimethylsiloxane rubber 20 масс. ч.20 wt. h. фторид висмутаbismuth fluoride 78 масс. ч.78 wt. h. отвердительhardener 0.4 масс. ч.0.4 wt. h.
RU2021124774A 2021-08-19 2021-08-19 X-ray protective composition RU2768360C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124774A RU2768360C1 (en) 2021-08-19 2021-08-19 X-ray protective composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124774A RU2768360C1 (en) 2021-08-19 2021-08-19 X-ray protective composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768360C1 true RU2768360C1 (en) 2022-03-24

Family

ID=80819755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124774A RU2768360C1 (en) 2021-08-19 2021-08-19 X-ray protective composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768360C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2849037C1 (en) * 2025-04-10 2025-10-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Epoxy x-ray protective material and method for its production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138865C1 (en) * 1995-06-29 1999-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики X-radiation protective compound
US20050258404A1 (en) * 2004-05-22 2005-11-24 Mccord Stuart J Bismuth compounds composite
RU2281572C2 (en) * 2003-01-20 2006-08-10 Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ X-ray shielding coating
RU2415485C1 (en) * 2009-06-30 2011-03-27 Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" X-ray protective composition
RU2460751C1 (en) * 2011-04-15 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Liquid low-molecular siloxane rubber-based composition for making fire-resistant material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138865C1 (en) * 1995-06-29 1999-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики X-radiation protective compound
RU2281572C2 (en) * 2003-01-20 2006-08-10 Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ X-ray shielding coating
US20050258404A1 (en) * 2004-05-22 2005-11-24 Mccord Stuart J Bismuth compounds composite
RU2415485C1 (en) * 2009-06-30 2011-03-27 Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" X-ray protective composition
RU2460751C1 (en) * 2011-04-15 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Liquid low-molecular siloxane rubber-based composition for making fire-resistant material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2849037C1 (en) * 2025-04-10 2025-10-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Epoxy x-ray protective material and method for its production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Intom et al. Mechanical and radiation shielding properties of flexible material based on natural rubber/Bi2O3 composites
Adlienė et al. Development and characterization of new tungsten and tantalum containing composites for radiation shielding in medicine
US7645506B2 (en) Radiation protection material method for production of a radiation protection material and use of the same
KR101145703B1 (en) Radiation shield sheet
EP1691761B1 (en) A low-weight ultra-thin flexible radiation attenuation composition
KR101261340B1 (en) Radiation shield sheet
EP2977990B1 (en) Coating type radiation-shielding material and radiation-shielding elastomeric material
DE3303649A1 (en) EXCLUDING WATER STORAGE CROSS-LINKABLE DIMENSIONS WHEN THE WATER ACCESSES AT ROOM TEMPERATURE
DE2638471B2 (en) Process for curing organopolysiloxanes by means of wave radiation
RU2768360C1 (en) X-ray protective composition
DE69314272T2 (en) Low modulus polydimethylsiloxanes and manufacturing process
DE69016277T2 (en) Fluoroelastomer composition with improved adhesive properties.
US3114721A (en) Radiation shielding compositions
RU2451704C1 (en) Polydimethylsiloxane based neutron shield composition
KR102334663B1 (en) Lead free gamma radiation sheilding sheet and method for preparing the same
JP6957538B2 (en) A method for producing a liquid silicone elastomer composition for a radiation shielding material, a method for producing a liquid silicone elastomer composition for a radiation shielding material, and a radiation shielding silicone rubber molded product.
JPS5912964A (en) Polyorganosiloxane composition
Apipunyasopon et al. Characterization of natural rubber as a bolus material for electron beam radiotherapy
Alipio et al. Development of an X-ray shielding material based on eggshells and crab shells
KR101804295B1 (en) Rubber composition for radiation shield with lead-free and sheet for radiation shield using the same
US20160015836A1 (en) Water-Equivalent Phantom
Konruang et al. Preparation of lead-free X-ray shielding materials based on natural rubber/barium sulfate composites
Christensen et al. Attenuation characteristics of gypsum wallboard
JP2020003371A (en) Next-generation gamma-ray shield sheet
RU2515493C1 (en) Composite for protection from cosmic radiation