рентгенозащитное покрытие

Формула изобретения

Рентгенозащитное покрытие, содержащее связующее, отвердитель, экранирующий наполнитель, отличающееся тем, что рентгенозащитное покрытие состоит из подслоя, содержащего отвержденное пластифицированное эпоксисодержащее соединение, и основного эластичного рентгенозащитного слоя на основе также эпоксисодержащего связующего, отвердителя из группы аминных отвердителей холодного отверждения, экранирующего наполнителя - порошкообразной смеси оксидов редкоземельных элементов, или смеси оксидов редкоземельных элементов с оксидом сурьмы (III), или смеси оксидов редкоземельных элементов с вольфрамом или его соединениями при следующем рецептурном содержании ингредиентов, мас.%: связующее 13,3-20,8, экранирующий наполнитель 78,6-86,3, аминный отвердитель 0,4-0,6 и дополнительно растворитель, состоящий из смеси эфиров уксусной кислоты, алифатических и ароматических растворителей из расчета 30-40 мас.% на каждые 100 г вещества основного рентгенозащитного слоя, при этом содержание экранирующего наполнителя в составе полимеризованного основного слоя составляет 78,5-88,7 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области производства рентгенозащитных материалов, а именно полимерных рентгенозащитных покрытий на основе связующего и экранирующего наполнителя.

Актуальность решаемой проблемы основана на острой потребности современной техники в экранирующих материалах для защиты персонала, обслуживающего рентгеновские установки и пациентов от воздействия рентгеновского излучения (РИ).

Известно рентгенозащитное покрытие, представляющее собой слоистый рентгенозащитный материал, содержащий слои эластичного полимерного рентгенозащитного материала на основе связующего - диметилсилоксанового каучука с рентгенозащитным наполнителем и тканого материала, при этом в качестве катализатора для эластичного слоя взят диэтилдикаприлат олова (IV).

Рентгенозащитный наполнитель содержит смесь оксидов редкоземельных элементов и оксида сурьмы (патент РФ №2156509, МПК 7 G 21 F 1/00, В 32 B 5/30, публ. БИ №26/2000 от 20.09.2000 г.).

Однако данный слоистый рентгенозащитный материал имеет недостаточно высокие рентгенозащитные свойства и показатель эластичности, что объясняется наличием тканевых слоев, характеризующихся лимитированным значением величины удлинения при растяжении. Кроме того, при использовании данного материала в качестве покрытия возникает необходимость применения дополнительного клеевого слоя для обеспечения его работоспособности в качестве цельного материала.

Известно в качестве наиболее близкого по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому рентгенозащитное покрытие на основе связующего, отвердителя, экранирующего наполнителя, в исходном состоянии представляющего собой полимерную композицию на основе кремнийорганического каучука (патент РФ №2138865, МПК 6 G 21 F 1/10, публ. БИ №27/99, от 27.09.99 г.), содержащая в качестве связующего диметилсилоксановый каучук, а в качестве экранирующего наполнителя - смесь оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) и оксида сурьмы (III).

Однако известное покрытие обладает сравнительно невысокой адгезионной прочностью к металлическим подложкам, на чем основано его сравнительно невысокое качество.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка состава и типа механически прочного эластичного рентгенозащитного покрытия, эффективно защищающего персонал и пациентов от воздействия РИ.

Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого покрытия, заключается в обеспечении повышения эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия при улучшении механических и адгезионных свойств.

Указанные задача и новый технический результат достигается тем, что в известном рентгенозащитном покрытии, включающем связующее, отвердитель, экранирующий наполнитель, в соответствии с предлагаемым техническим решением рентгенозащитное покрытие состоит из подслоя, содержащего отвержденное пластифицированное эпоксисодержащее соединение, и основного эластичного рентгенозащитного слоя на основе также эпоксисодержащего связующего, отвердителя из группы аминных отвердителей холодного отверждения, экранирующего наполнителя - порошкообразной смеси оксидов редкоземельных элементов, или смеси оксидов редкоземельных элементов с оксидом сурьмы (III), или смеси оксидов редкоземельных элементов с вольфрамом или его соединениями, при следующем рецептурном содержании ингредиентов, мас.%:

Связующее	13,3-20,8
Экранирующий наполнитель	78,6-86,3
Аминный отвердитель	0,4-0,6

и, дополнительно, растворитель, состоящий из смеси эфиров уксусной кислоты, алифатических и ароматических растворителей из расчета 30-40 мас.% на каждые 100 г вещества основного рентгенозащитного слоя, при этом содержание экранирующего наполнителя в составе полимеризованного основного слоя находится в диапазоне значений, мас.%: 78,5-88,7.

Сущность предлагаемого рентгенозащитного покрытия заключается в следующем.

Предлагаемое рентгенозащитное покрытие представляет собой многослойный напыленный на металлическую подложку материал, полимеризующийся при комнатной температуре. На подготовленную (очищенную и обезжиренную) поверхность металлической подложки наносится подслой, состоящий из смеси эпоксисодержащего связующего 75,8% (по массе), пластификатора - дибутилфталата - 15-19%, отвердителя - полиэтиленполиамина - 9-11%. На отвержденный подслой наносят слои основного эластичного рентгенозащитного слоя покрытия до заданной толщины. Для этого готовят композицию из следующих ингредиентов, мас.%:

Связующее	13,3-20,8
Экранирующий наполнитель	78,6-86,3
Аминныый отвердитель	0,4-0,6

и дополнительно, растворитель, состоящий из смеси эфиров уксусной кислоты, алифатических и ароматических растворителей в расчете 30-40 мас.% на каждые 100 г вещества основного рентгенозащитного слоя, при этом содержание экранирующего наполнителя в составе полимеризованного основного рентгенозащитного слоя находится в диапазоне значений, мас.%: 78,5-88,7.

Экспериментально было показано, что при превышении максимальных заявляемых пределов соотношений ингредиентов связующего, отвердителя или наполнителя изделие не оформляется. В партиях образцов покрытия с содержанием связующего, отвердителя, или наполнителя ниже заявляемых пределов соотношений их не обеспечивались требуемые показатели рентгенозащиты и механической прочности. Экспериментально было определено максимальное рецептурное значение содержания наполнителя - 86,3% (по массе), необходимое для обеспечения эффективности ослабления РИ (рентгеновское излучение) при сохранении требуемых механических свойств. Было установлено, что превышение рецептурного содержания наполнителя больше 86,3% не обеспечивает качество покрытия ни по однородности распределения наполнителя, ни по прочности. Рентгенозащитное покрытие наносили методом распыления на металлические подложки.

Наличие в составе исходной композиции отвердителя холодного отверждения позволяет проводить процесс отверждения при нормальных температуре и давлении, что также позитивно сказывается на сохранении физико-механических показателей покрытия.

Использование растворителя дает возможность улучшить качество рентгенозащитного покрытия за счет обеспечения возможности варьирования до рабочих значений вязкости исходной композиции, что в конечном итоге уменьшает разнотолщинность и разноплотность в готовом покрытии, определяющих качество последнего.

После отверждения слоев рентгенозащитного покрытия производили контроль качества покрытия на соответствие готового рентгенозащитного покрытия требованиям стандартов качества. Установлено, что рентгенозащитное покрытие, содержащее все компоненты в заявляемых пределах соотношений компонентов, характеризуется высокой эффективностью защиты персонала и пациентов от воздействия РИ, при этом обеспечивается максимальная степень наполнения готового покрытия экранирующим порошкообразным наполнителем и повышение механических и адгезионных свойств за счет использования именно данного эпоксисодержащего связующего, комплексного наполнителя на основе смеси оксидов редкоземельных элементов и карбида вольфрама, а также отвердителя холодного отверждения. При использовании заявляемого рентгенозащитного покрытия были обеспечены следующие максимально высокие показатели:

Плотность, г/см3	4,8
Адгезионная прочность при отрыве, МПа	5-6
Механическая прочность при растяжении, МПа	6
Свинцовый эквивалент при толщине покрытия 2 мм, мм Pb	1,1

Эти показатели значительно превышают показатели прототипа. Таким образом, при использовании предлагаемого рентгенозащитного покрытия обеспечиваются более высокие показатели эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия, повышения механических и адгезионных свойств покрытия.

Возможность промышленной реализации предлагаемого рентгенозащитного покрытия подтверждается следующими конкретными примерами.

Пример 1. В лабораторных условиях реализовано рентгенозащитное покрытие. На подготовленную (очищенную и обезжиренную) поверхность металлической подложки наносится подслой, состоящий из смеси связующего - 74,1%(по массе), пластификатора - дибутилфталата - 14,8%, отвердителя - полиэтиленполиамина - 11,1 с последующим доведением подслоя до рабочей вязкости 25 с в смеси растворителей: ацетона, бутилацетата и ксилола.

На отвержденный подслой наносятся слои основного рентгенозащитного материала покрытия до заданной толщины.

Предлагаемая рецептура рентгенозащитного покрытия готовится смешением связующего - полидиенуретанового каучука ПДИ-ЗАК - с компонентами порошкообразного экранирующего наполнителя с последующим доведением смеси до рабочей вязкости 25 с по ВЗ-4 в смеси растворителей - ацетона, бутилацетата и ксилола, в расчете 40 мас.% на каждые 100 г вещества основного слоя рентгенозащитного покрытия. В полученный раствор при перемешивании вводится отвердитель при соотношении ингредиентов, мас.%:

Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК, ТУ 38 103410-85	18
Порошок полирующий (Фторопол-диоксид церия в твердом
растворе оксидов редкоземельных металлов), ТУ 334-97	81,6
Полиэтиленполиамин, ТУ 6-02-594-85	0,4

Режим отверждения каждого слоя - 15-20 минут, время полного отверждения покрытия - 24 часа.

Для изготовления опытных образцов рентгенозащитное покрытие толщиной до 2,0 мм наносилось методом распыления на металлические подложки из алюминиевого сплава Д-16 и Ст-3 (сталь).

Для определения других физико-механических свойств рентгенозащитное покрытие наносилось на подложки из фторопласта (для облегчения снятия пленки). Рентгенозащитные свойства покрытий определялись расчетным путем методом Монте-Карло с использованием экспериментальных значений плотности, плотность - по ГОСТ 267-63, механические свойства: прочность и относительное удлинение при растяжении по ГОСТ 270-75, адгезионная прочность при отрыве по ГОСТ14760-69.

Пример 2. В условиях примера 1 реализован пример 2, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:

Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК	13,3
Наполнитель - смесь порошков фторированных оксидов
редкоземельных элементов и карбида вольфрама
при соотношении по массе 45:55	86,3
Полиэтиленполиамин	0,4

Пример 3. В условиях примера 1 реализован пример 3, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:

Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК	19,7
Смола эпоксидная ЭД-20	1,0
Наполнитель - смесь порошков оксидов редкоземельных
элементов и оксида сурьмы (III) при соотношении по
массе 50:50	78,7
Полиэтиленполиамин	0,6

Пример 4. В условиях примера 1 реализован пример 4, при следующих рецептурных соотношениях ингредиентов рентгенозащитного покрытия, мас.%:

Полидиенуретановый каучук ПДИ-ЗАК	16,5
Смола эпоксидная ЭД-20	0,8
Наполнитель - смесь порошков оксида гадолиния (ГД О-6)
и оксида сурьмы (III) при соотношении по массе 60:40	82,1
Полиэтиленполиамин	0,6

Данные по примерам 1-4 и характеристики полученных образцов рентгенозащитного покрытия и прототипа приведены в таблице.

Как это показали эксперименты, использование предлагаемого рентгенозащитного покрытия обеспечивает высокие показатели эффективности рентгенозащиты персонала и пациентов за счет обеспечения состава экранирующего наполнителя и максимальной степени наполнения им готового покрытия при одновременном повышении механических и адгезионных свойств.