随着核科学技术的快速发展,各种高能射线(X射线、γ射线和中子射线等)广泛应用在核工业、武器国防和医疗等领域。高能射线可引起放射病,它是机体的全身性反应,几乎所有器官、系统均发生病理改变,其中以神经系统、造血器官和消化系统的改变最为明显。高能射线对机体的损伤可分为急性放射损伤和慢性放射性损伤。短时间内接受一定剂量的照射,可引起基体的急性损伤,平时见于核事故和放射治疗病人。而较长时间内分散接受一定剂量的照射,可引起慢性放射性损伤,如皮肤损伤、造血障碍,白细胞减少、生育力受损等。另外,过量的辐射还可以致癌和引起胎儿的死亡和畸形。[1] 因此,辐射防护材料的研发至关重要。
根据高能射线(X射线、γ射线)与物质相互作用的原理和化学元素的特性,铅是原子序数最大的非放射性元素,最常用来屏蔽γ射线。目前无机铅玻璃常作为原子能反应堆大面积观察窗和医院CT室等的屏蔽隔离窗。但无机铅玻璃比重大,力学性能差,不易加工,而有机防辐射透明材料(含铅有机玻璃)以其优异的光学透明性、力学性能可控、比重小和易加工等优点受到了国内外学者的关注。[2]
自二十世纪六十年代,各个国家就开展了以甲基丙烯酸铅(Pb(MAA)2)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚来制备含铅有机玻璃的研究工作。根据文献报道,制备的含铅有机玻璃具有良好的辐射屏蔽性能,但其光学性能、力学性能等综合性能较差。对含铅有机玻璃进行改性会导致共聚体系变得复杂且难以控制。[3]例如,聚合体系通常需要三个以上的组份;每种单体之间的反应活性差别大,相互之间会影响;添加剂也可能影响聚合反应。此外,在本体聚合过程中,聚合反应释放的难以扩散的反应热会导致自动加速现象,容易发生爆聚。[4]因此,从工业应用的角度来看,迫切需要开发一种简便的方法来解决上述问题。
最近,扬州大学特种功能材料研究团队发现,只要在Pb(MAA)2与MMA的共聚反应体系中加入一种易得且价格低廉的直链脂肪酸添加剂,就可以显著提高含铅有机玻璃的光学性能。与不添加直链脂肪酸的材料相比,透光率从42.97%明显提高到最高的91.84%,而雾度值从94.83%降低到仅0.39%。此外,所制备的含铅有机玻璃具有良好的韧性和机械强度。该技术已成功应用于1 m×1 m×8.0 mm(如图1)含铅有机玻璃的规模化生产。
高能射线在医疗领域中的应用历史最久、普及最广、影响最大,如放射治疗、放射诊断、核医学和介入放射等。对于患者而言,为了维持生命和健康,急切地期盼着其疗效与准确地诊断结果,从而忍耐着其所带来的某种程度的痛苦和无奈地接受这种医疗行为所伴随着的危险。但是对于医务工作者,尤其是放射科的医务人员,高能射线属于高度危害的致职业病因素。扬州大学特种功能材料研究团队研制的含铅有机玻璃是制备医用辐射防护面罩和移动式辐射防护屏风(如图2)的核心材料,可为医务人员提供辐射防护作用。该工作已经实现产业化应用,有现货工艺,也可根据客户需求进行定制加工。[5]此外,该团队还能够生产更高性能的防辐射材料,部分材料目前为国内独家生产。
该工作可为制备具有良好光学性能和综合力学性能的γ射线屏蔽透明材料以满足辐射防护装置的需求提供关键技术。这部分工作已在线发表于Reaction Chemistry & Engineering。论文第一作者是张玉娟博士,就读于扬州大学化学化工学院。
![]() | 手机:18009215483 |
![]() | 固话:029-88262653 |
![]() | 邮箱:88262653@163.com |
![]() | 地址:西安雁塔区电子三路西京国际电气中心B座5楼B503室 |