一种微乳液聚合制备放射源的方法

摘要

本发明公开了一种微乳液聚合制备放射源的方法。首先将聚合单体、助表面活性剂、放射性料液、引发剂、促进剂等配置成微乳液体系，然后将微乳液密封入模具中进行聚合反应；本发明方法简单，采用聚合单体与含有放射性核素的水溶液在常温下形成均相微乳液，放射性核素分布均匀。微乳液粘度低，利于装入相应模具中，操作方便。反应体系密封于相应模具中，聚合反应温度较低，反应过程不会造成污染。形成的高分子聚合产物强度高，韧性好，耐辐照能力强。

说明书

技术领域

本发明属于放射源制备领域，具体涉及一种微乳液聚合制备放射源的 方法。

背景技术

核技术在工业、农业、医学、国防、科学研究等诸多领域都有着重要 的应用，其中以放射源为基础的射线应用技术是很重要的一个方面。比如 用于工业流程监控、工业探伤的¹³⁷Cs源等；用于农业突变育种、病虫防害 的⁶⁰Co源等；用于医学治疗肿瘤的¹²⁵I源等；用于烟雾探测器的²⁴¹Am源 等。目前可利用的放射性核素达百种，放射源多达1500余种。放射源的制 备大多采用电化学工艺(电镀、化学镀等)、硅酸盐工艺(陶瓷、搪瓷、 玻璃等)、粉末冶金工艺、直接活化工艺等。电化学工艺是利用外加电压 或者电解质溶液自身的电化学性质使放射性核素离子在电解质溶液中迁 移，并最终在阴极表面还原沉积。电化学工艺一般用于易于参加氧化还原 反应的金属核素放射源的制备。硅酸盐工艺是将放射性核素的氧化物与搪 瓷、陶瓷、玻璃料及其他辅料混合在一起并压制成型，通过高温烧结形成 含有放射性核素的硅酸盐活性快。硅酸盐工艺中一般用于易制成氧化物且 耐高温的放射性核素。粉末冶金工艺是将放射性物质成盐(碳酸盐、磷酸 盐等)，与延展性好的金属粉末(金、银等)共混均匀并压制成型，经烧 结而成制品，最后可轧制、冲切成需要形状。与硅酸盐工艺一样，粉末冶 金工艺较为复杂，不易操作。直接活化法是将原料先制成需要形态，然后 放入反应堆辐照后得到所需放射性核素。该法需要反应堆，使用不便，且 由于副反应，杂质核素一般较多。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本 发明。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是为了开发一种微乳液聚合制备放射源的方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微乳液聚合制备放射源的方法，依次包括以下步骤：

(1)将聚合单体、助表面活性剂、放射性料液配置成微乳液，充惰性 气体排气；加入引发剂并溶解混匀，再次充惰性气体排气；加入交联剂和 促进剂混合均匀。

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中。

(3)静置，使微乳液进行聚合反应。

在步骤(1)中组成微乳液的聚合单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、 甲基丙烯酸(MA)、丙烯酰胺(AM)等，含量15-80wt％；组成微乳液的 助表面活性剂为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯 酸二甲氨乙酯(DM)等，含量15-80wt％；组成微乳液的放射性料液(内 含放射性核素)含量1-10wt％；加入的引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)、偶 氮二异丁腈(AIBN)、过硫酸钾-亚硫酸钠(KPS-SH)等，添加量为微乳 液的0.2-1wt％；加入的交联剂为二乙烯基苯(DVB)、N-羟甲基丙烯酸酰 胺(HAM)、过氧化二异丙苯(DCP)等，添加量为微乳液的0-2wt％；加 入的促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)、对甲苯亚磺酸(TSA)等，添 加量为微乳液的0-0.5wt％；。

优选的情况：

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为25wt％)、甲基丙烯酸羟乙酯(含量 为70wt％)、放射性料液(含量为5wt％)配置成微乳液，充惰性气体排气； 加入过氧化苯甲酰(含量为微乳液的0.5wt％)并溶解混匀，充惰性气体排 气；加入二乙烯基苯(含量为微乳液的1wt％)和N,N-二甲基对甲苯胺(含 量为微乳液的0.1wt％)

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置6h，使微乳液进行聚合反应。

该技术方案中，在步骤(1)中可以加入乳化剂与聚合单体、助表面活 性剂、放射性料液共同配置成微乳液，如十二烷基磺酸钠(SDS)、十六烷 基三甲基溴化铵(CTAB)、烷基酚聚氧乙烯醚(TX-10)等，乳化剂添加 量为微乳液重量的0-8wt％。

该技术方案中，所述的放射性料液中核素可以为³H、¹⁸F、²²Na、³²P、 ⁵⁵Fe、⁵⁷Co、⁶⁰Co、⁶³Ni、⁶⁸Ge、⁸⁵Kr、⁹⁰Sr、⁹⁹Mo、¹⁰³Pd、¹⁰⁹Cd、¹²⁵I、¹³⁷Cs、 ¹⁴⁷Pm、¹⁵³Gd、¹⁹²Ir、¹⁹⁸Au、²¹⁰Po、²²⁶Ra、²³⁸Pu、²⁴¹Am、²⁵²Cf或其它任何 核素，放射性料液pH优选7-8。该技术方案中，所述放射源可以为线源、 柱源、点源、面源及其他任何形式的放射源。在该技术方案中，静置时间 优选为1-10小时。

在该技术方案中，所述的聚合单体不限于甲基丙烯酸甲酯(MMA)、 甲基丙烯酸(MA)、丙烯酰胺(AM)，还可以选择其他烯类单体，或选 择其它能够进行微乳液聚合的单体中的一种或多种的混合物。在该技术方 案中，所述的助表面活性剂不限于甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸 (AA)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)，还可以选择其它含有不饱和双 键，能够参与聚合反应，而且既能与聚合单体混溶，又能与水混溶的物质 中的一种或多种的混合物作为助表面活性剂。在该技术方案中，所述的引 发剂不限于过氧化苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)、过硫酸钾- 亚硫酸钠(KPS-SH)，还可以选择其它过氧化合物、偶氮化合物、氧化还 原引发体系中的一种或多种的混合物作为引发剂。在该技术方案中，所述 的促进剂不限于N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)、对甲苯亚磺酸(TSA)，还 可以选择其它的有机叔胺、对甲亚磺酸盐中的一种或多种的混合物作为促 进剂。在该技术方案中，所述的交联剂不限于二乙烯基苯(DVB)、N- 羟甲基丙烯酸酰胺(HAM)、过氧化二异丙苯(DCP)，还可以选择其他 分子内含有多个不饱和双键的烯类单体或其它能在线型分子间起架桥作用 从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质中的一种或多种的混 合物。

(三)有益效果

本发明中，采用聚合单体与含有放射性核素的水溶液在常温下形成均 相微乳液，放射性核素分布均匀。微乳液粘度低，利于装入相应模具中， 操作方便。反应体系密封于相应模具中，聚合反应温度较低，反应过程不 会造成污染。形成的高分子聚合产物强度高，韧性好，耐辐照能力强。放 射性核素随反应被均匀固化于高分子聚合物中，定量利用。相关试剂要求 不高，均为常规工业原料。此法中放射源可以设计为任何形状。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本技术方案做进一步的介绍。

实施例1

一种微乳液聚合制备放射源的方法，依次包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为25wt％)、甲基丙烯酸羟乙酯(含量 为70wt％)、放射性锗[⁶⁸Ge]料液(含量为5wt％)配置成微乳液，充惰性 气体排气；加入过氧化苯甲酰(含量为微乳液的0.5wt％)并溶解混匀，充 惰性气体排气；加入二乙烯基苯(含量为微乳液的1wt％)和N,N-二甲基对 甲苯胺(含量为微乳液的0.1wt％)

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置6h，使微乳液进行聚合反应。

实施例2

一种微乳液聚合制备放射源的方法，依次包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为49wt％)、甲基丙烯酸羟乙酯(含量 为49wt％)、放射性铯[¹³⁷Cs]料液(含量为2wt％)配置成微乳液，充惰性 气体排气；加入过氧化苯甲酰(含量为微乳液的0.8wt％)并溶解混匀，充 惰性气体排气；加入二乙烯基苯(含量为微乳液的2wt％)和N,N-二甲基对 甲苯胺(含量为微乳液的0.05wt％)

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置6h，使微乳液进行聚合反应。

实施例3

一种微乳液聚合制备放射源的方法，依次包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为75wt％)、甲基丙烯酸羟乙酯(含量 为25.5wt％)、放射性钴[⁶⁰Co]料液(含量为0.5wt％)配置成微乳液，充惰 性气体排气；加入过氧化苯甲酰(含量为微乳液的0.3wt％)并溶解混匀， 充惰性气体排气；加入二乙烯基苯(含量为微乳液的0.2wt％)和N,N-二甲 基对甲苯胺(含量为微乳液的0.4wt％)

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置6h，使微乳液进行聚合反应。

实施例4

本实施例所用的试剂均为分析纯。

一种微乳液聚合制备放射源的方法，依次包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸(含量为62wt％)、丙烯酸(含量为31wt％)、放 射性碘[¹²⁵I]料液(含量为7wt％)配置成微乳液，充惰性气体排气；加入过 硫酸钾-亚硫酸钠(含量为微乳液的0.7wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气； 加入N-羟甲基丙烯酸酰胺(含量为微乳液的0.02wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)60℃下静置4h，使微乳液进行聚合反应。

实施例5

(1)将丙烯酰胺(含量为49.5wt％)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(含量 为49.5wt％)、放射性钼[⁹⁹Mo]料液(含量为1wt％)配置成微乳液，充惰 性气体排气；加入偶氮二异丁腈(含量为微乳液的0.2wt％)并溶解混匀， 充惰性气体排气；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)80℃下静置1h，使微乳液进行聚合反应。

实施例6

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为80wt％)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(含 量为15wt％)、放射性钯[¹⁰³Pd]料液(含量为5wt％)配置成乳液，加入上 述乳液总量8％的十二烷基磺酸钠形成微乳液，充惰性气体排气；加入过硫 酸钾-亚硫酸钠(含量为微乳液的1wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气； 加入N-羟甲基丙烯酸酰胺(含量为微乳液的0.5wt％)和对甲苯亚磺酸(含 量为微乳液的0.3wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置10h，使微乳液进行聚合反应。

实施例7

(1)将甲基丙烯酸(含量为15wt％)、甲基丙烯酸羟乙酯(含量为 80wt％)、放射性镉[¹⁰⁹Cd]料液(含量为5wt％)配置成微乳液，充惰性气 体排气；加入过氧化苯甲酰(含量为微乳液的0.6wt％)并溶解混匀，充惰 性气体排气；加入过氧化二异丙苯(含量为微乳液的2wt％)和N,N-二甲基 对甲苯胺(含量为微乳液的0.2wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置5h，使微乳液进行聚合反应。

实施例8

(1)将丙烯酰胺(含量为55wt％)、丙烯酸(含量为36wt％)、放射 性镅[²⁴¹Am]料液(含量为9wt％)配置成乳液，加入上述乳液总量5％的烷 基酚聚氧乙烯醚形成微乳液，充惰性气体排气；加入过硫酸钾-亚硫酸钠(含 量为微乳液的0.3wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气；加入过氧化二异丙 苯(含量为微乳液的1.5wt％)和N,N-二甲基对甲苯胺(含量为微乳液的 0.05wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)50℃下静置4h，使微乳液进行聚合反应。

实施例9

(1)将甲基丙烯酸甲酯(含量为40wt％)、丙烯酸(含量为57wt％)、 放射性锶[⁹⁰Sr]料液(含量为3wt％)配置成微乳液，充惰性气体排气；加入 偶氮二异丁腈(含量为微乳液的0.4wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气； 加入过氧化二异丙苯(含量为微乳液的0.1wt％)和N,N-二甲基对甲苯胺(含 量为微乳液的0.5wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置2h，使微乳液进行聚合反应。

实施例10

(1)将甲基丙烯酸(含量为32wt％)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(含量 为58wt％)、放射性锎[²⁵²Cf]料液(含量为5wt％)配置成乳液，加入上述 乳液总量2％的十六烷基三甲基溴化铵形成微乳液，充惰性气体排气；加入 偶氮二异丁腈(含量为微乳液的0.8wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气； 加入二乙烯基苯(含量为微乳液的0.8wt％)和对甲苯亚磺酸(含量为微乳 液的0.4wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)室温下静置4h，使微乳液进行聚合反应。

实施例11

(1)将丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物(含量为72wt％)、甲基 丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合物(含量为26wt％)、放射性铱[¹⁹²Ir]料液(含 量为2wt％)配置成微乳液，充惰性气体排气；加入过氧化苯甲酰和偶氮二 异丁腈的混合物(含量为微乳液的1wt％)并溶解混匀，充惰性气体排气； 加入二乙烯基苯和N-羟甲基丙烯酸酰胺的混合物(含量为微乳液的1wt％) 以及对甲苯亚磺酸(含量为微乳液的0.4wt％)；

(2)将微乳液体系密封入源壳模具中；

(3)70℃下静置4h，使微乳液进行聚合反应。

以上内容是结合优选的实施例对本发明所做的具体说明，不能认定本 发明的具体实施方式仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变 换，都应当视为属于本发明的保护范围。