抗γ辐照的钨酸铅乳胶复合材料的制备及性能研究

随着核能工业的迅猛发展，对辐射防护材料及个人防护用品的需求愈来愈大、性能要求也越来越高，开发具有抗γ射线辐照能力的高分子复合材料在材料科学领域显得越来越重要，而深入理解辐射防护材料的抗γ射线辐照机理是其重要基础。本项目针对前期研制的钨酸铅超细粉体制备γ射线防护手套性能需要提高、抗γ射线辐照机理与钨酸铅微结构的关系不清楚的问题，拟通过湿化学合成手段制备尺寸、形貌和微结构均高度可控的钨酸铅纳米结构，对所得纳米材料进行结构表征以及光致发光性能、电离辐射发光性能研究，并以其为基本功能组元配制成浸渍胶乳，采用浸渍法或涂布法制备钨酸铅乳胶复合材料，通过对复合材料的结构、力学性能和抗γ射线辐照性能的测试和分析，建立起钨酸铅结构与复合材料抗γ射线辐照性能之间的关联，从而揭示钨酸铅乳胶复合材料的抗γ射线辐照机理，为发展高性能抗γ射线辐照乳胶制品的实用技术奠定理论基础。

随着核能在国防科研和国民生产中越来越广泛的应用，针对核辐射产生的各种高能射线（如α、β、γ射线、二次γ射线及其它高能粒子）的防护研究工作也显得越来越重要。由于γ射线波长极短和极强的穿透本领，通常对生物体和设备能造成不可修复的伤害，因而防护γ射线具有重要的意义。作为一种重要的无机闪烁体材料，钨酸铅（PWO）对γ射线具有有效的屏蔽作用。本项目在室温下用湿化学方法合成了尺寸规则、形貌可控的低维PWO晶体，并将其填充至天然胶乳中，探讨了PWO晶体形貌对其γ射线防护性能之间的关系。采用XRD、SEM、荧光(PL)、电子万能试验机、NaI(TI)探测仪等方法对PWO晶体的结构和性质及天然橡胶复合材料的力学和γ射线辐射防护性能作了分析和表征。结果表明，NR/PbWO4复合材料具有良好力学以及优异的γ射线防护性能；PWO晶体均能良好地分散在天然橡胶基质中，其中晶体粒径越小有助于促进PWO在天然橡胶中的分散性和提高复合材料的γ射线屏蔽率；光致发光性能越优异的PWO晶体对γ射线的屏蔽率越好，最高可达20.79% (PWO填充质量分数为30%)；PWO填充天然橡胶复合材料力学性能明显优于纯天然胶乳，在部分损失断裂伸长率的前提下（从980%轻微降低至840%左右），拉伸强度从9.5MPa显著地提高至22MPa以上。