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直鏈脂肪酸有利于提高含鉛有機玻璃光學性能

2021-11-15 11:10:08

隨著核科學技術的快速發展,各種高能射線(X射線、γ射線和中子射線等)廣泛應用在核工業、武器國防和醫療等領域。高能射線可引起放射病,它是機體的全身性反應,幾乎所有器官、系統均發生病理改變,其中以神經系統、造血器官和消化系統的改變Z為明顯。高能射線對機體的損傷可分為急性放射損傷和慢性放射性損傷。短時間內接受一定劑量的照射,可引起基體的急性損傷,平時見于核事故和放射治療病人。而較長時間內分散接受一定劑量的照射,可引起慢性放射性損傷,如皮膚損傷、造血障礙,白細胞減少、生育力受損等。另外,過量的輻射還可以致癌和引起胎兒的死亡和畸形。[1] 因此,輻射防護材料的研發至關重要。

根據高能射線(X射線、γ射線)與物質相互作用的原理和化學元素的特性,鉛是原子序數Z大的非放射性元素,Z常用來屏蔽γ射線。目前無機鉛玻璃常作為原子能反應堆大面積觀察窗和醫院CT室等的屏蔽隔離窗。但無機鉛玻璃比重大,力學性能差,不易加工,而有機防輻射透明材料(含鉛有機玻璃)以其優異的光學透明性、力學性能可控、比重小和易加工等優點受到了國內外學者的關注。[2]

自二十世紀六十年代,各個國家就開展了以甲基丙烯酸鉛(Pb(MAA)2)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚來制備含鉛有機玻璃的研究工作。根據文獻報道,制備的含鉛有機玻璃具有良好的輻射屏蔽性能,但其光學性能、力學性能等綜合性能較差。對含鉛有機玻璃進行改性會導致共聚體系變得復雜且難以控制。[3]例如,聚合體系通常需要三個以上的組份;每種單體之間的反應活性差別大,相互之間會影響;添加劑也可能影響聚合反應。此外,在本體聚合過程中,聚合反應釋放的難以擴散的反應熱會導致自動加速現象,容易發生爆聚。[4]因此,從工業應用的角度來看,迫切需要開發一種簡便的方法來解決上述問題。

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Z近,揚州大學特種功能材料研究團隊發現,只要在Pb(MAA)2與MMA的共聚反應體系中加入一種易得且價格低廉的直鏈脂肪酸添加劑,就可以顯著提高含鉛有機玻璃的光學性能。與不添加直鏈脂肪酸的材料相比,透光率從42.97%明顯提高到Z高的91.84%,而霧度值從94.83%降低到僅0.39%。此外,所制備的含鉛有機玻璃具有良好的韌性和機械強度。該技術已成功應用于1 m×1 m×8.0 mm(如圖1)含鉛有機玻璃的規?;a。

高能射線在醫療領域中的應用歷史Z久、普及Z廣、影響Z大,如放射治療、放射診斷、核醫學和介入放射等。對于患者而言,為了維持生命和健康,急切地期盼著其療效與準確地診斷結果,從而忍耐著其所帶來的某種程度的痛苦和無奈地接受這種醫療行為所伴隨著的危險。但是對于醫務工作者,尤其是放射科的醫務人員,高能射線屬于高度危害的致職業病因素。揚州大學特種功能材料研究團隊研制的含鉛有機玻璃是制備醫用輻射防護面罩和移動式輻射防護屏風(如圖2)的核心材料,可為醫務人員提供輻射防護作用。該工作已經實現產業化應用,有現貨工藝,也可根據客戶需求進行定制加工。[5]此外,該團隊還能夠生產更高性能的防輻射材料,部分材料目前為國內獨家生產。

該工作可為制備具有良好光學性能和綜合力學性能的γ射線屏蔽透明材料以滿足輻射防護裝置的需求提供關鍵技術。這部分工作已在線發表于Reaction Chemistry & Engineering。論文第一作者是張玉娟博士,就讀于揚州大學化學化工學院。

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