data-full-width-responsive="true"> 一种新型射线防护涂料的制备及性能研究朱小娜１ 周元林１ 罗世凯２ 张严金１ 李永升１（１．四川省非金属复合与功能材料重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地，西南科技大学，绵阳６２１０１０；２．中国工程物理研究院化工材料研究所，绵阳６２１９００）随着现代科学技术的飞速发展，各种高能射线在军事、通讯、医学、工农业等领域得到越来越广泛的应用，但给人们带来方便和享受的同时，各种射线造成的危害也使人谈辐色变，已被公认为继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。因此，如何减少各种辐射强度，防止辐射污染，有效地保护环境，保护人体健康，已经急迫地提到议事日程。防辐射材料的研制是一项重要的高功能材料的科研课题，受到世界各发达国家的普遍重视，
它的研制对国防和民用都有十分重要的意义。目前主要的防辐射材料有防辐射铅玻璃、铅板、防护门及各种防护涂料等，其中以性能优良、施工方便的辐射防护涂料更为世人所瞩目。由于对放射性射线的防护主要是对穿透能力强的射线的屏蔽防护，而目前专门用钨酸铅作填充料来屏蔽射线的辐射防护涂料还未见报道。本研究根据射线屏蔽、吸收原理，利用自制的超疏水性纳米钨酸铅为功能填充料，与具有耐腐蚀性、耐化学药品性、抗辐照降解性及耐沾污性等都较优良的有机高分子聚合物复合，制得具有良好的辐射屏蔽性能，且施工性能优良的、抗辐照的新型射线防护涂料。１ 实验部分１．１ 原料乙酸铅［Ｐｂ（ＣＨ３ＣＯＯ）２ ２Ｈ２Ｏ］、油酸［Ｃ１８Ｈ３４Ｏ２］、浓氨水［ＮＨ３Ｈ２Ｏ］、无水乙醇［Ｃ２Ｈ５ＯＨ］、二甲苯、醋酸丁酯均购自成都联合试剂厂，钨酸钠［Ｎａ２ＷＯ４２Ｈ２Ｏ］购自成都科龙试剂厂；基料购自大连振邦公司；固化剂、消光剂、防浮色剂购自广州号东贸易公司；分散剂、流平剂、消泡剂均购自济源森利源化工。１．２ 实验１．２．１ 填充料的制备称取适量的乙酸铅和钨酸钠分别溶于蒸馏水中，调节钨酸钠溶液ｐＨ值为９．０，然后将乙酸铅溶液和油酸改性剂溶液同时加入到钨酸钠溶液中，恒温８０℃反应６ｈ。待包覆完成后，离心、抽滤得到白色沉淀依次洗涤、干燥得到超疏水性Ｐｂ－ＷＯ４纳米晶。１．２．２ 涂料的制备将填料、溶剂和各种助剂（如流平剂、分散剂等）按照一定比例加入到基体材料中，通过高速分散，经研磨至一定细度制成甲组分。将固化剂与溶剂按一定比例制成乙组分，按ｎ（－ＮＣＯ）∶ｎ（－ＯＨ）＝１∶１将甲乙组分混合。加适量稀释剂调整黏度，刷涂制板。样板处理按照ＧＢ／Ｔ２９７１－１９８８进行，涂膜的制备按照ＧＢ／Ｔ１７２７－９２进行。１．３ 性能检测与表征用ＬＳ５５型可见分光光度计测量ＰｂＷＯ４在有机溶剂体系中的透光率；用ＳＰＡ－３００ＨＶ型原子力显微镜观察涂膜表面粗糙度及ＰｂＷＯ４在涂料中的分散情况；用Ｎｉｃｏｌｅｔ－５７００型红外光谱仪检测漆膜结构；用ＨＰＧｅ低本底谱仪（Ａｍ－２４１点源）测试样品对５９．５ｋｅＶ射线的屏蔽率；用手式测厚仪测量涂膜的厚度；用ＱＦＨ 型漆膜划格仪法按ＧＢ／Ｔ９２８６－１９９８测试附着力；用ＨＱ型涂膜铅笔划痕硬度仪按ＧＢ／Ｔ ６７３９－１９９６进行硬度测试；按ＧＢ／Ｔ １７２８－１９８９测漆膜的干燥时间；按ＪＢ／Ｔ３９９８－１９９９测试流平性；按ＧＢ／Ｔ１７３３－９３进行耐水性测试；按ＧＢ／Ｔ１７６３－１９７９进行耐酸碱性测试。２ 结果与讨论２．１ ＰｂＷＯ４在有机溶剂中的分散稳定性图１（ａ）和（ｂ）分别是ＰｂＷＯ４修饰前后在有机溶剂中的透光率随沉降时间的变化图。根据Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒ定律和Ｒｅｙｌｅｉｇｈ方程可知，当一定浓度的分散体系的透光率比较小时，说明其中的颜料粒子不易沉降，因此可以判断其具有良好的分散稳定性；反之，则说明分散稳定性比较差［１４］。由图１可得，随沉降时间的增加，未经修饰的ＰｂＷＯ４在有机溶剂中的透光率始终大于修饰后ＰｂＷＯ４纳米晶的；且随着时间的延长，Ｐｂ－ＷＯ４纳米晶的透光率保持１１％左右不变，说明分散体系稳定性较高，表面修饰效果较好。
图１ ＰｂＷＯ４的透光率与沉降时间关系图２．２ 涂膜的ＡＦＭ 分析图２是添加纳米ＰｂＷＯ４改性涂膜的ＡＦＭ 表面形貌图（ａ：三维，ｂ：二维）。从图（ａ）可知改性涂膜表面平整，其表面起伏程度约２０ｎｍ；从图（ｂ）可知，纳米ＰｂＷＯ４在涂料中得到有效分散，粒径约３５ｎｍ，无明显团聚现象。这主要是因为本实验在纳米ＰｂＷＯ４的制备过程中采用了合理的制备及表面处理工艺，改变了ＰｂＷＯ４的表面结构和状态，防止其在涂料中二次聚集，其表面有机功能基的引入更有利于增强纳米Ｐｂ－ＷＯ４与涂料中基料、分散剂等聚合物之间的界面应力，从而表现出与基料良好的相容性。同时纳米ＰｂＷＯ４使高聚物分子链间的相互作用力减弱，相互缠绕减轻，分子间规则排列减少，这不仅增强了涂料的网络结构，还使涂料的流平性得以改善，从而使得涂膜表面光滑平整。
图２ 涂膜的ＡＦＭ 表面形貌图
