Тканеэквивалентная электропроводящая полимерная композиция

Тканеэквивалентная электропроводящая полимерная композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оц665593

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.09.77 (21) 2528064/23-05 (51) М. К..

С 08L 23/02

С 08К 3/22

С 08К 3/24

С 08К 5/17 с присоединением заявки №

ГосУдарственный комитет (23) Пр ор (53) УДК 678.742.04 (088.8) (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Ю. И. Василенок, А. С. Деянова, В. Н. Лагунова, П. Н. Белоногий и В. И. Иванов (71) Заявитель (54) ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к тканеэквивалентным электропроводящим полиолефиновым композициям, которые применяются для изготовления приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объемах облучаемых биологических объектов в микродозиметрии и радиобиологии.

Для этого необходимо, чтобы вещество, из которого сделана ионизационная камера, и биологическая ткань были как можно ближе по составу. Однако ткани различных органов и частей живого тела могут различаться по составу (например, мышечная ткань и кости). Но обычно за основу берут мягкую биологическую ткань. Допустимые отклонения в элементарном составе тканеэквивалентного материала устанавливают при расчете параметров измерительных камер. 20

Приближенно химический состав мягкой биологической ткани можно определить формулой воображаемой тканевой «молекулы» (СоН4оО зХ) (1). Ввиду того, что сечения взаимодействия нейтронов с атомами кислорода. и углерода подобны в широком диапазоне энергий, возможно в эквивалентном материале частично или полностью заменить кислород на углерод. Аналогичным образом возможна замена любого нечетно-нечетного ядра на нечетно-нечетное, четно-нечетного на четно-нечетное и т. д., за исключением водорода, имеющего высокие сечения взаимодействия с нейтронами. Тогда состав этого материала будет примерно следующий, %: Н 10,1; N 3,5; С и следы О 86,4.

Усредненный химический состав костной биологической ткани, вес. %: Н 7,1613;

С 22,437; N 4,7095; О 39,385; Na 0,08; Mg 0,28;

P 13,144; S 0,4106; Са 12,3926. Эффективный атомный номер костной биологической ткани по фотоэффекту (Z,,ô т) 11,703 (2).

Известная тканеэквивалентная электропроводящая композиция, получаемая путем смешения размельченных в порошок полиэтилена, углерода и азотнокислого аммония и имеющая состав, %: Н 10,1; N 3,5; С и следы О 86,4, обладает недостаточными гомогенностью и проводимостью, Причем после повторной переработки проводимость становится совсем неудовлетворительной.

Кроме того, недостаточная тканеэквивалентность известной композиции ограничивает ее применение.

Также известна тканеэквивалентная электропроводящая композиция, содержащая полиолефин, например полиэтилен, технический углерод (сажу) и меламин (2).

665593

Х 10ОО; < P oo.

Известная композиция имеет следующий элементарный состав, /о. С 87,5 — 86,0;

Н 10,4 — 10,1; N3,4 — 3,8. ОднакоЛ,ф,р, у этих известных композиций составляет всего

5,65, т. е. относительное отклонение эффективного атомного номера для известных композиций от Z>@y,y костной биологической ткани

Iððî 11 703 5 Ippoi

Z 11,703

Таким образом эти известные композиции тканеэквивалентны костной биологической ткани с точностью до 52 /о. Такая точность совершенно недостаточна при создании приборов, моделирующих процессом передачи и накопления энергии в чувствительных объемах облучаемых биологических объектов (костной биологической ткани) в микродозиметрии и радиобиологии.

С целью повышения тканеэквивалентности композиции костной биологической ткани электропроводящая полимерная композиция, содержащая полиолефин, технический углерод (сажу) и меламин, дополнительно содержит апатит, закись меди и капролактам при следующем соотношении компонентов, вес. /о.

Полиолефин 37,11 — 37,31

Технический углерод (сажа) 19,56 — 19,76

Меламин 4,00 — 4,20

Апатит 19,09 — 19,29

Закись меди 3,74 — 3,94

Капролактам 15,90 — 16,10

Предлагаемая композиция имеет следующий элементарный состав, вес. : Н 7,0—

7,2; С 62,7 — 63 0; N 4,6 — 4,8; О 9,8 — 10,0;

F 0,3 — 0,4; P 3,4 — 3,6; Cl 0,6 — 0,7; Са 7,4—

7,6; Си 3,4 — 3,5 и эффективный атомный номер по фотоэффекту (Z,ôc, g) 11,69 — 11,73, т. е. относительное отклонение эффективного атомного номера предлагаемой композиции от Z,ô,1,; костной биологической ткани составляет

hz 1000 11,703 — (11 69 — 11 73)

z »,703

Таким образом предлагаемая композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с более высокой точностью (. в 260 раз), чем известные композиции и сочетает очень высокую тканеэквивалентность с хорошей электропроводностью и п р оч н остью.

Предлагаемая композиция также обладает следующими свойствами:

Удельное объемное электрическое сопротивление (р»), ом см 8 6. 10 — 2 5. 104

Удельное поверхностное электрическое сопротивление (рз), ом 1,2 10 — 5,3 10

10 !

Разрушающее напряжение при растяжении (о„), кгс/см 40 — 145

Относительное удлинение при разрыве, (е), o 0 — 30

В качестве полиолефина могут быть использованы, например, полиэтилен низкой и высокой плотности, сополимер этилена с пропиленом или альфабутиленом, или смесь полиэтилена с полиизобутиленом. В качестве апатита используют смесь солей

Са,(РО4) >, CaF, СаС!.

Предлагаемая ткансэквивалснтная электропроводящая полимерная композиция может оыть получена путем смешения компонентов прн повышенных температурах, например на вальцах, в смесителях тяжелого типа и в экструдерах.

Пример 1. 37,11 вес. /ц полиэтилена низкой плотности, 19,56 вес. /о технического углерода (печной сажи), 4,2 вес. о/о меламина, 19,29 вес. /О апатита, 3,94 вес. /О закиси меди и 15,9 вес. /о капролактама смешивают на вальцах при температуре

140 С в течение 20 мин до образования гомогенного «полотна». Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30—

40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 170 †1 С с последующим их дроблением на роторной дробилке.

Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: р8=

=1,4 10 Ом и pv=9,5 10 Ом.см при температуре 20+-3 С и ор — — 60 кгс/см .

Элементарный состав композиции, вес. /О.

Н70; С627; N46; 0100; F03; Р36;

CI 0,7; Са 7,6; Си 3,5.

ЬУ композиции составляет(0,2%, т, е. композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2О/о.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии рз и pv практически не изменились, равняясь соответственно 1,6 10 Ом и 1,0 ° .10з О

Пример 2. 37,31 вес. полиэтилена низкой плотности, 19,76 вес. /о технического углерода (ацетиленовой сажи), 4,Овес. о/о меламина, 19,09 вес. /о апатита, 3,74 вес. закиси меди и 16,1 вес. о/о капролактама смешивают на вальцах при температуре 140 С в течение 20миндо образования гомогенного

«полотна», Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30 — 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 170 — 190"C с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз=5,3 104 Ом и р ——

=2,5 104 Ом см при температуре 20+3 С и ор — — 40 кгс/см .

Элементарный состав композиции, вес. о/О.

Н72;C630; N 48;098;F04; Р34;

Cl 0,6; Са 7,4; Си 3,4, 665593

ЬЛ композициисоставляет <02%, т. е. композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии ps и р практически не изменились, равняясь соответственно 6,0.104 Ом и 3,0 104 Ом см.

Пример 3. 37,21 вес. % полиэтилена высокой плотности, 19,66 вес. технического углерода (печной сажи), 4,1 вес, % меламина, 19,19 вес. % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного «полотна». Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30 — 40 мм и затем эКструдируют в виде прутков притемпературе 180 — 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: ps=1,5 10 Ом и

pv — — 9,2 10 Ом см при температуре 20

+ 3 Ñ и ор — — 117 кгс/см .

Элементарный состав композиции, вес. :

Н 7,1; С 62,8; N 4,7; О 9,8; F 0,3; Р 3,6;

Cl 0,7; Са 7,6; Си 3,4.

ЬУ композиции составляет <02%, т. е.

Z композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии

ps u pv практически не изменились, равняясь соответственно 1,8 10 Ом и 1,0

° 10 Ом см.

Прим ер 4. 27,21 вес. % полиэтилена высокой плотности, 10 вес. % полиизобутилена, 19,66 вес. % технического углерода (ацетиленовой сажи), 4,1 вес. % меламина, 19,19 вес. % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного

«полотна». Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30 — -40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 — 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз — — 1,2 104 Ом и pv — 6,5.

-10 Ом см при температуре 20+3 С, ор=

=53 кгс/см и в=30%.

Элементарный состав композиции,вес. %:

Н7,2; С62,9; N4,6;09,9; F0,3;Р3,5;

С1 0,6; Са 7,5; Си 3,5.

AZ композиции составляет <0 2%, т. е.

Z композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%. После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии ps u pv практически не изменились, равняясь соответственно 1,0 104- Ом и 6,0 10 Ом см.

Пример 5, 37,21 вес. % сополимера этилена с пропиленом (соотношение 95: 5 по весу), 19,66 вес. % технического углерода (печной сажи), 4,1 вес. % меламина, ;19,19 вес. % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного

«полотна». Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30 — 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 — 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: ps=1,2 10 Ом и pv=8,6 °

10 - Ом см при температуре 20+3 С и

С4р — — 145 кгс/см .

Элементарный состав композиции, вес. %:

Н 7,1; С 62,8; N 4,7; О 9,8; F 0,4; P 3,6;

Cl 0,7 Са 7,5; Си 3,4.

AZ

Z композиции составляет<02%, т. е. композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии

ps и р практически не изменились, равняясь соответственно 9,9 10 Ом и 8,0

10 Ом см.

Пример 6. 37,21 вес. % сополимера этилена с а-бутиленом (соотношение 98: 2 по Bpcv) 19,66 вес. % технического углерода (печной сажи), 4,1 вес. % меламина, 19,19 вес. % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного

«полотна». Полученное «полотно» разрезают на полосы шириной 30 — 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 — 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз=1,7 10 Ом и р — — 9,8 10 Ом см при температуре

20 3 С и Gð — 140 кгс/см .

Элементарный состав композиции, вес. %:

Н7,1; С628; N47;098; F04;Р35;

С1 0,7; Са 7,5; Си 3,5.

AZ композиции составляет< 0,2%, т. е. композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2% .

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии

ps u pv практически не изменились, равняясь соответственно 1,5 10 Ом и 1,0.

10 Ом. см.

Предлагаемая электропроводящая полимерная композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с высокой точностью (<0,2%), что повышает надежность, качество и точность измерений приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объСоставитель Н. Кулакова

Корректор В, йод

Техред Н. Заболотнова

Редактор Е. Месропова

Заказ 2545/4 Изд. № 601 Тираж 569 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 емах облучаемых биологических объектов (костной биологической ткани). Это имеет большое значение для создания различных средств дозиметрического и радиометрического контроля, проведения различных фантомных и модельных экспериментов в связи с широким использованием радиоактивных веществ в народном хозяйстве, добычей руд, содержащих радиоактивное сырье, а также увеличением количества работ по изучению свойств различных радиоактивных источников.

Использование предлагаемой тканеэквивалентной электропроводящей полимерной композиции для указанных целей даст экономический эффект 37,5 тыс. руб. на 1 т композиции за счет исключения брака при изготовлении изделий и устранения случаев отказа в работе приборов.

Формула изобретения

Тканеэквивалентная электропроводящая полимерная композиция, содержащая полиолефин, технический углерод и меламин, отличающаяся тем, что, с целью повышения ткакеэквивалентности композиции костной биологичеекой ткани, композиция дополнительно содержит апатит, закись меди и капролактам при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Полиолефин 37,11 — 37,31

Технический углерод 19,56 — 19,76

Мела мин 4,00 — 4,20

Апатит 19,09 — 19,29

Закись меди 3,74 — 3,94

Капролактам 15,90 — 16,10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Harald Н. Rossi, G. Failla, Nucleonics, 1956, v. 14, № 2, р. 32.

2, 1.-С. R. U. 1956, NBS, Handbook, 62, Wa sh in gt on, 1957.

3. Авторское свидетельство СССР № 376400, кл. С 081 23/06, 1971.