含铅防辐射有机玻璃板材的研制与性能研究

摘要

由于近期工业的快速发展，日常生活，医疗卫生等领域对防辐射材料，特别是透明防辐射材料的需要越来越大。传统防辐射材料主要以铅板和无机含铅玻璃板材为主，虽然前者具有较优异的防辐射性能，但是由于自身的笨重，不透明性导致其使用范围比较狭窄，后者虽然具有透明性，但是它力学性能较差，并且制作成型工艺复杂导致成本较高，因此也很难广泛使用，而有机含铅防辐射玻璃在具有良好的透明性和防辐射性能下，还能够兼具比重轻，力学性能优异的特点。
　　 本研究选用黄色氧化铅(PbO)分别与α-甲基丙烯酸(MAA)和正辛酸(OA)反应，制备了不饱和的甲基丙烯酸铅[Pb(MA)2]和饱和的辛酸铅[Pb(OA)2]粉末，然后按照一定的比例将其与甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚成型，制备了含铅的透明有机玻璃板材。研究了制备铅盐的最佳反应工艺；同时对铅盐物理性质进行了测定，通过红外光谱(FTIR)证明了Pb(MA)2为离子化合物；同时研究了保证共聚体系成型能够得到透明板材的条件，发现Pb(OA)2的加入对成型得到透明板材起到关键作用，最终得出制备含铅有机玻璃板材基本配方体系为 MMA+Pb(OA)2+Pb(MA)2；研究了甲基丙烯酸正丁酯(BMA)参与共聚对板材各种性能的影响，发现BMA能够改善板材的抗冲击性能，但同时也降低了板材的维卡软化点；研究了苯乙烯(St)的加入对板材各种性能的影响，发现St的加入能够有效改善板材的白度，但是对其他性能影响不大；研究了两种铅盐对板材的玻璃化转变温度(Tg)的影响，发现由于两种铅盐对板材Tg的影响是相反的作用，因此导致板材的Tg变化并不是随着铅含量变化而呈单向变化；实验中还测试了含铅玻璃板材的热分解温度(Td)在350-450℃之间，含铅30％的的板材铅当量约为0.34mmPh。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分 文献综述

1.1 光学塑料

1.1.1 光学塑料的发展历史及现状

1.1.2 光学塑料的特点

1.1.3 光学塑料的种类

1.1.4 光学塑料性能与改善

1.2 有机玻璃

1.2.1 有机玻璃制备工艺简介

1.2.2功能性有机玻璃的应用领域

1.3 含金属高聚合物

1.3.1 含金属高聚物的制备方法

1.3.2 含金属透明光学塑料

1.4 辐射与防护

1.4.1 辐射概述

1.4.2 高能辐射种类与特点

1.4.3 辐射的防护材料

1.4.4 铅当量

1.5 选题的目的及意义

第二部分 实验部分

2.1 实验原料名称及产地

2.2 主要实验及测试仪器

2.3 实验方法及步骤

2.3.1 有机铅盐制备

2.3.2 含铅有机玻璃板材制备

2.3.3 性能测试及表征

第三部分 结果与讨论

3.1 原料合成及精制

3.1.1 Pb(MA)2 与 PbOA)2 的制备讨论

3.1.2 Pb(MA)2与Pb(OA)2物理性质与结构表征

3.2 聚合体系成型透明性研究与基本原料选择

3.2.1 四种不同体系制得板材透明性比较

3.2.2 四种不同体系板材AFM图

3.2.3 合成含铅有机玻璃板材的基本原料选择

3.2.4 结论

3.3 铅含量对板材性能的影响

3.3.1 铅含量对板材冲击强度影响

3.3.2 铅含量对板材耐热性能的影响

3.3.3 铅含量对板材透光率的影响

3.3.4 铅含量对板材表面硬度的影响

3.3.5 铅含量对板材比重的影响

3.3.6 铅含量对板材玻璃化转变温度(Tg)影响

3.3.7 结论

3.4 BMA和St对板材性能的影响

3.4.1 P[BMA+MMA+Pb(MA)2]共聚体系性能研究

3.4.2 P[MMA+Pb(MA)2+St]共聚体系性能研究

3.5 含铅有机玻璃其他性能讨论

3.5.1 热分解温度 Td

3.5.2 铅当量

第四部分 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢