聚合物/铅辐射防护材料的制备及其辐射屏蔽性能研究

论文摘要

本文用四种不同的方法合成制备了四种用于辐射防护的聚合物/铅复合材料:聚苯乙烯磺酸铅树脂、聚丙烯酸铅树脂、聚乙烯接枝甲基丙烯酸铅材料和聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料,并对合成的各类材料进行相关的表征和辐射屏蔽性能的测试。聚苯乙烯磺酸铅树脂采用离子交换吸附法制备,并用球磨和AB胶粘接成型,使用了FTIR、UV手段进行性能表证。聚丙烯酸铅树脂采用原位聚合法合成制备,并对合成的聚丙烯酸铅进行了再次成形加工成层状物,使用进行了FTIR、UV、SEM表征。这两种材料使用NaI探测器进行60Co源和137Cs源的γ能谱测量,通过计数统计考察了材料的γ射线屏蔽性能,并取得了较为理想的结果。聚乙烯接枝材料采用辐射接枝法制备,制备过程中考察了接枝单体浓度、阻聚剂种类、辐照剂量对接枝率的影响。聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料采用了简单的直接掺杂法制备,通过特性粘度和热失重分析研究了添加剂对聚酰亚胺材料热稳定性能影响。这后两种材料使用高纯锗γ谱探测器进行了60Co源和137Cs源的γ能谱测量分析,由统计计数考察屏蔽性能,发现屏蔽效果不如前两种材料;其中还对聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料进行了谱图上不同能量段统计计数变化分析,反映通过屏蔽材料后γ光子的变化趋势,希望进一步揭示材料的屏蔽过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电离辐射与物质的相互作用
• 1.2.1 带电粒子与物质的相互作用
• 1.2.2 γ射线与物质相互作用
• 1.2.3 中子与物质相互作用
• 1.2.4 材料吸收性能的影响因素分析
• 1.3 材料中辐射衰减的理论基础
• 1.3.1 窄束和宽束X、γ射线的实验条件
• 1.3.2 窄束和宽束X、γ射线的减弱规律
• 1.3.3 光子相互作用的总线减弱系数
• 1.3.4 光子相互作用的总质量减弱系数
• 1.3.5 防护材料的设计
• 1.4 现有辐射防护材料及其性能评述
• 1.4.1 单质
• 1.4.2 混凝土
• 1.4.3 铅橡胶
• 1.4.4 防辐射无机、有机铅玻璃
• 1.4.5 玻璃钢类复合防护材料
• 1.4.6 防辐射胶状液体玻璃
• 1.4.7 防辐射建筑材料
• 1.4.8 中子辐射防护材料
• 1.5 聚合物/金属辐射防护材料
• 1.5.1 聚合物/金属辐射防护材料特点
• 1.5.2 聚合物/金属材料的制备加工方法
• 1.6 选题的意义和研究内容
• 第二章 聚苯乙烯磺酸铅树脂的制备和性能测试
• 2.1 引言
• 2.2 试剂和原料
• 2.3 实验仪器和设备
• 2.4 实验的制样
• 2.5 性能表征
• 2.5.1 FTIR 红外光谱测试
• 2.5.2 UV 紫外光谱测试
• 2.6 屏蔽性能测试
• 2.6.1 测量实验示意图
• 2.6.2 放射源及其规格
• 2.7 性能表征结果与讨论
• 2.7.1 FTIR
• 2.7.2 UV
• 2.8 屏蔽性能结果与讨论
• 2.9 本章小结
• 第三章 聚丙烯酸铅树脂的制备和性能测试
• 3.1 引言
• 3.2 试剂和原料
• 3.3 实验仪器与设备
• 3.4 实验过程
• 3.4.1 丙烯酸铅配体的合成
• 3.4.2 聚丙烯酸铅树脂的合成
• 3.5 性能表征
• 3.6 屏蔽性能测试
• 3.7 结果与讨论
• 3.7.1 FTIR
• 3.7.2 UV
• 3.7.3 SEM
• 3.8 屏蔽性能结果与讨论
• 3.9 本章小结
• 第四章 聚乙烯辐射接枝甲基丙烯酸铅材料的制备和性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验药品及仪器
• 4.2.1 原料和试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 甲基丙烯酸铅的合成
• 4.3.2 配制甲基丙烯酸铅乙醇溶液
• 4.3.3 聚乙烯辐射接枝甲基丙烯酸铅
• 4.4 数据记录与分析
• 4.4.1 甲基丙烯酸铅溶液浓度
• 4.4.2 辐射接枝
• 4.4.3 最优化条件
• 4.5 测定与表征
• 4.5.1 甲基丙烯酸铅傅立叶红外光谱仪（FTIR）分析
• 4.5.2 聚乙烯辐射接枝甲基丙烯酸铅的软化点测定
• 4.5.3 接枝材料的辐射屏蔽性能测试
• 4.6 小结
• 第五章 聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料的辐射防护性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 药品及试剂
• 5.3 实验仪器与设备
• 5.4 样品制备过程
• 5.5 材料性能测试
• 5.5.1 聚酰胺酸特性粘度测试
• 5.5.2 聚酰亚胺材料的热失重分析
• 5.5.3 聚酰亚胺材料的射线屏蔽性能分析
• 5.6 测试结果与讨论
• 5.6.1 特性粘度测试
• 5.6.2 热失重分析
• 5.6.3 材料对γ射线屏蔽性能测试
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结及主要结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文