Рентгенозащитное покрытие
Изобретение относится к области рентгенозащитных материалов. Сущность изобретения: рентгенозащитное покрытие содержит связующее, отвердитель, экранирующий наполнитель. 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.%: связующее 13,3-20,8; экранирующий наполнитель 78,6-86,3; аминный отвердитель 0,4-0,6. Дополнительно включает 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 находится в диапазоне значений, мас.%: 78,5-88,7. Преимущества изобретения заключаются в повышении эффективности защиты персонала и пациентов, улучшении механических и адгезионных свойств. 1 табл.
Реферат
Предлагаемое изобретение относится к области производства рентгенозащитных материалов, а именно полимерных рентгенозащитных покрытий на основе связующего и экранирующего наполнителя.
Актуальность решаемой проблемы основана на острой потребности современной техники в экранирующих материалах для защиты персонала, обслуживающего рентгеновские установки и пациентов от воздействия рентгеновского излучения (РИ).
Известно рентгенозащитное покрытие, представляющее собой слоистый рентгенозащитный материал, содержащий слои эластичного полимерного рентгенозащитного материала на основе связующего - диметилсилоксанового каучука с рентгенозащитным наполнителем и тканого материала, при этом в качестве катализатора для эластичного слоя взят диэтилдикаприлат олова (IV).
Рентгенозащитный наполнитель содержит смесь оксидов редкоземельных элементов и оксида сурьмы (патент РФ №2156509, МПК 7 G 21 F 1/00, В 32 B 5/30, публ. БИ №26/2000 от 20.09.2000 г.).
Однако данный слоистый рентгенозащитный материал имеет недостаточно высокие рентгенозащитные свойства и показатель эластичности, что объясняется наличием тканевых слоев, характеризующихся лимитированным значением величины удлинения при растяжении. Кроме того, при использовании данного материала в качестве покрытия возникает необходимость применения дополнительного клеевого слоя для обеспечения его работоспособности в качестве цельного материала.
Известно в качестве наиболее близкого по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому рентгенозащитное покрытие на основе связующего, отвердителя, экранирующего наполнителя, в исходном состоянии представляющего собой полимерную композицию на основе кремнийорганического каучука (патент РФ №2138865, МПК 6 G 21 F 1/10, публ. БИ №27/99, от 27.09.99 г.), содержащая в качестве связующего диметилсилоксановый каучук, а в качестве экранирующего наполнителя - смесь оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) и оксида сурьмы (III).
Однако известное покрытие обладает сравнительно невысокой адгезионной прочностью к металлическим подложкам, на чем основано его сравнительно невысокое качество.
Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка состава и типа механически прочного эластичного рентгенозащитного покрытия, эффективно защищающего персонал и пациентов от воздействия РИ.
Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого покрытия, заключается в обеспечении повышения эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия при улучшении механических и адгезионных свойств.
Указанные задача и новый технический результат достигается тем, что в известном рентгенозащитном покрытии, включающем связующее, отвердитель, экранирующий наполнитель, в соответствии с предлагаемым техническим решением 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.%:
Связующее | 13,3-20,8 |
Экранирующий наполнитель | 78,6-86,3 |
Аминный отвердитель | 0,4-0,6 |
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 находится в диапазоне значений, мас.%: 78,5-88,7.
Сущность предлагаемого рентгенозащитного покрытия заключается в следующем.
Предлагаемое рентгенозащитное покрытие представляет собой многослойный напыленный на металлическую подложку материал, полимеризующийся при комнатной температуре. На подготовленную (очищенную и обезжиренную) поверхность металлической подложки наносится подслой, состоящий из смеси эпоксисодержащего связующего 75,8% (по массе), пластификатора - дибутилфталата - 15-19%, отвердителя - полиэтиленполиамина - 9-11%. На отвержденный подслой наносят слои основного эластичного рентгенозащитного слоя покрытия до заданной толщины. Для этого готовят композицию из следующих ингредиентов, мас.%:
Связующее | 13,3-20,8 |
Экранирующий наполнитель | 78,6-86,3 |
Аминныый отвердитель | 0,4-0,6 |
и дополнительно, растворитель, состоящий из смеси эфиров уксусной кислоты, алифатических и ароматических растворителей в расчете 30-40 мас.% на каждые 100 г вещества основного рентгенозащитного слоя, при этом содержание экранирующего наполнителя в составе полимеризованного основного рентгенозащитного слоя находится в диапазоне значений, мас.%: 78,5-88,7.
Экспериментально было показано, что при превышении максимальных заявляемых пределов соотношений ингредиентов связующего, отвердителя или наполнителя изделие не оформляется. В партиях образцов покрытия с содержанием связующего, отвердителя, или наполнителя ниже заявляемых пределов соотношений их не обеспечивались требуемые показатели рентгенозащиты и механической прочности. Экспериментально было определено максимальное рецептурное значение содержания наполнителя - 86,3% (по массе), необходимое для обеспечения эффективности ослабления РИ (рентгеновское излучение) при сохранении требуемых механических свойств. Было установлено, что превышение рецептурного содержания наполнителя больше 86,3% не обеспечивает качество покрытия ни по однородности распределения наполнителя, ни по прочности. Рентгенозащитное покрытие наносили методом распыления на металлические подложки.
Наличие в составе исходной композиции отвердителя холодного отверждения позволяет проводить процесс отверждения при нормальных температуре и давлении, что также позитивно сказывается на сохранении физико-механических показателей покрытия.
Использование растворителя дает возможность улучшить качество рентгенозащитного покрытия за счет обеспечения возможности варьирования до рабочих значений вязкости исходной композиции, что в конечном итоге уменьшает разнотолщинность и разноплотность в готовом покрытии, определяющих качество последнего.
После отверждения слоев рентгенозащитного покрытия производили контроль качества покрытия на соответствие готового рентгенозащитного покрытия требованиям стандартов качества. Установлено, что рентгенозащитное покрытие, содержащее все компоненты в заявляемых пределах соотношений компонентов, характеризуется высокой эффективностью защиты персонала и пациентов от воздействия РИ, при этом обеспечивается максимальная степень наполнения готового покрытия экранирующим порошкообразным наполнителем и повышение механических и адгезионных свойств за счет использования именно данного эпоксисодержащего связующего, комплексного наполнителя на основе смеси оксидов редкоземельных элементов и карбида вольфрама, а также отвердителя холодного отверждения. При использовании заявляемого рентгенозащитного покрытия были обеспечены следующие максимально высокие показатели:
Плотность, г/см3 | 4,8 |
Адгезионная прочность при отрыве, МПа | 5-6 |
Механическая прочность при растяжении, МПа | 6 |
Свинцовый эквивалент при толщине покрытия 2 мм, мм Pb | 1,1 |
Эти показатели значительно превышают показатели прототипа. Таким образом, при использовании предлагаемого рентгенозащитного покрытия обеспечиваются более высокие показатели эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия, повышения механических и адгезионных свойств покрытия.
Возможность промышленной реализации предлагаемого рентгенозащитного покрытия подтверждается следующими конкретными примерами.
Пример 1. В лабораторных условиях реализовано рентгенозащитное покрытие. На подготовленную (очищенную и обезжиренную) поверхность металлической подложки наносится подслой, состоящий из смеси связующего - 74,1%(по массе), пластификатора - дибутилфталата - 14,8%, отвердителя - полиэтиленполиамина - 11,1 с последующим доведением подслоя до рабочей вязкости 25 с в смеси растворителей: ацетона, бутилацетата и ксилола.
На отвержденный подслой наносятся слои основного рентгенозащитного материала покрытия до заданной толщины.
Предлагаемая рецептура рентгенозащитного покрытия готовится смешением связующего - полидиенуретанового каучука ПДИ-ЗАК - с компонентами порошкообразного экранирующего наполнителя с последующим доведением смеси до рабочей вязкости 25 с по ВЗ-4 в смеси растворителей - ацетона, бутилацетата и ксилола, в расчете 40 мас.% на каждые 100 г вещества основного слоя рентгенозащитного покрытия. В полученный раствор при перемешивании вводится отвердитель при соотношении ингредиентов, мас.%:
Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК, ТУ 38 103410-85 | 18 |
Порошок полирующий (Фторопол-диоксид церия в твердом | |
растворе оксидов редкоземельных металлов), ТУ 334-97 | 81,6 |
Полиэтиленполиамин, ТУ 6-02-594-85 | 0,4 |
Режим отверждения каждого слоя - 15-20 минут, время полного отверждения покрытия - 24 часа.
Для изготовления опытных образцов рентгенозащитное покрытие толщиной до 2,0 мм наносилось методом распыления на металлические подложки из алюминиевого сплава Д-16 и Ст-3 (сталь).
Для определения других физико-механических свойств рентгенозащитное покрытие наносилось на подложки из фторопласта (для облегчения снятия пленки). Рентгенозащитные свойства покрытий определялись расчетным путем методом Монте-Карло с использованием экспериментальных значений плотности, плотность - по ГОСТ 267-63, механические свойства: прочность и относительное удлинение при растяжении по ГОСТ 270-75, адгезионная прочность при отрыве по ГОСТ14760-69.
Пример 2. В условиях примера 1 реализован пример 2, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:
Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК | 13,3 |
Наполнитель - смесь порошков фторированных оксидов | |
редкоземельных элементов и карбида вольфрама | |
при соотношении по массе 45:55 | 86,3 |
Полиэтиленполиамин | 0,4 |
Пример 3. В условиях примера 1 реализован пример 3, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:
Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК | 19,7 |
Смола эпоксидная ЭД-20 | 1,0 |
Наполнитель - смесь порошков оксидов редкоземельных | |
элементов и оксида сурьмы (III) при соотношении по | |
массе 50:50 | 78,7 |
Полиэтиленполиамин | 0,6 |
Пример 4. В условиях примера 1 реализован пример 4, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:
Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК | 16,5 |
Смола эпоксидная ЭД-20 | 0,8 |
Наполнитель - смесь порошков оксида гадолиния (ГД О-6) | |
и оксида сурьмы (III) при соотношении по массе 60:40 | 82,1 |
Полиэтиленполиамин | 0,6 |
Данные по примерам 1-4 и характеристики полученных образцов рентгенозащитного покрытия и прототипа приведены в таблице.
Как это показали эксперименты, использование предлагаемого рентгенозащитного покрытия обеспечивает высокие показатели эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия при одновременном повышении механических и адгезионных свойств.
Рентгенозащитное покрытие, 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.%: связующее 13,3-20,8, экранирующий наполнитель 78,6-86,3, аминный отвердитель 0,4-0,6 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.%.