Резиновая смесь для изготовления рентгенозащитного материала

 

Использование: изготовление рентгенозащитных изделий для медицины и различных областей техники. Сущность изобретения: резиновая смесь содержит, мае.ч.: цис-1,4-полиизопреновый каучук 100; технологические и вулканизующие добавки 5-38.8; рентгенозащитный наполнитель 1000-2000. Рентгенозащитный наполнитель - комбинация полирита оптического с вольфрамом и/или его карбидом в массовом соотношении 3:2 соответственно. Полирит оптический представляет собой смесь оксидов редкоземельных элементов цериевой группы. Характеристика рентгенозащитного материала: плотность 4,0-4,8 г/см3, содержание тяжелых элементов 91- 95%, кратность ослабления рентгеновского излучения при массовой толщине материала 1 г/см2 79-109, разрушающее напряжение при растяжении 40-50 кгс/см , относительное удлинение при растяжении 50-58%, масса одного изделия, например , рентгенозащитного фартука, 3,8-4,5 кг. 2 табл.

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: „„„,,",,"„ „,","

К ПАТЕНТУ (21) 5035885/05 (22) 06.04.92 (46) 07,09,93. Бюл. N 33-36 (76) Ермакова В,В., Загвоздкина О.В.

О

О

С)

О

С (54) РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕНТГЕНОЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: изготовление рентгенозащитных изделий для медицины и различных областей техники. Сущность изобретения: резиновая смесь содержит, мас.ч.: цис-1,4-полиизопреновый каучук

100; технологические и вулканизующие добавки 5 — 38.8; рентгенозащитный наполнитель 1000 — 2000, Рентгеноэащитный

Изобретение относится к области защиты от излучений и может применяться в медицине и разных областях техники для защиты персонала.

Известен применяемый в медицине материал для защиты от излучений рентгеновских установок, например материал марки

Я-1002-17 по ТУ38-105455-72(1), Указанный материал представляет собой реэиноподобную полимерную композицию, состоящую из 75 свинцового гнета, натурального каучука с технологическими и вулканиэующими добавками

107ь, Данный материал по прототипу имеет недостатки — отличается повышенной токсичностью и опасностью, снижает гемоглобин крови, способствует раковым и другим заболеваниям. Технологический процесс изготовления материала резко ухудшает экологическую обстановку вокруг предприятия-изготовителя. В настоящее время выпуск этого материала прекращен.,.,„Щ „„2000304 С

// (С 08 К 3/00, 3 0 8. 3:14, 3:22) наполнитель — комбинация полирита оптического с вольфрамом и/или его карбидом в массовом соотношении 3:2 соответственно.

Полирит оптический представляет собой смесь оксидов редкоземельных элементов цериевой группы. Характеристика рентгенозащитного материала: плотность 4,0 — 4,8 г/см, содержание тяжелых элементов 91— з

95 (,, кратность ослабления рентгеновского излучения при массовой толщине материала 1 r/ñì 79-109, разрушающее напряжег ние при растяжении 40 — 50 кгс/см, г относительное удлинение при растяжении 50-58 (, масса одного изделия, например, рентгеноэащитного фартука, 3,8-4,5 кг. 2 табл, Известный рентгенозащитный материап (прототип) не обладает достаточной эффективностью защиты от воздействия рентгеновского излучения (РИ) на основном режиме работы современных рентгеновских установок — 100 кэВ, т.е. не обеспечивает требуемую кратность ослабления.

Кроме того. известный материал является высоконаполненным оксидом свинца на

75ь. Как выявлено, например, у рентгенозащитных фартуков для врачей-рентгенологов при эксплуатации на сгибах появляются трещины, изломы, оксид свинца осыпается, повышается запыленность, снижается требуемая гигиена, санитария лечебных помещений. Установлено, что серьезным недостатком прототипа являются низкие

его физико-механические характеристики, Разрушающее напряжение при растяжении при температуре 20 С гтрк 10-20 кгс/см, относительное удлинение при расг тяжении при температуре 20 С г = 5-10 (.

2000304

По результатам изучений определено, что низкие физико-механические характеристики обусловлены наличием в составе оксида свинца.

Целью изобретения является обеспечение повышенной кратности ослабления рентгеновского излучения с граничной энергией до 100 кэВ, повышение физикомеханических характеристик, повышение экологической чистоты технологии производства, обеспечение санитарии и гигиены при эксплуатации, снижение массы иэделий, обеспечение равномерности распределения тяжелых элементов (ТЭ).

Для достижения поставленной цели в известный материал. состоящий иэ натурального каучука, технологических и вулканиэующих добавок, согласно изобретению, в качестве рентгенозащитного наполнителя вводят соединения (оксиды) редкоземельных элементов (РЗЭ) и порошок вольфрама и/или карбид вольфрама с дисперсностью 5 мкм, взятые в соотношении (РЗЭ/И/)3:2, при следующем содержании ингредиентов, мас.ч.: цис-1.4-Полииэоп рено вы и каучук 100

Технологические и вулканизующие

"добавки 5-38,8

Рентгенозащитный наполнитель, состоящий иэ смеси оксидов РЗЭ и вольфрама и/или карбида вольфрама в соотношении 3:2 1000-2000

Смесь оксидов редкоземельных элементов цериевой группы выпускается промышленностью в виде товарного продукта по ТУ 48-4244-87 под торговым названием

"Полирит оптический".

Эффективность композиций определялась по кратности ослабления потока РИ для спектра существующих рентгеновских установок типа РУМ-20 на режиме 100 кэВ, Введение в композицию вольфрама позволило увеличить общее содержание наполнителя до 200 мас.ч. (до 957), что позволило существенно увеличить кратность ослабления РИ. Одновременно увеличилась кратность ослабления РИ и при одинаковом массовом содержании наполнителя за счет нового соотношения компонентов, Максимум кратности ослабления наблюдается теперь при соотношении 3:2.

Полное отсутствие оксида свинца (2 группа опасности) и присутствие только оксидов

РЗЭ (3 группа опасности) и присутствие только оксидов РЗЭ (3 группа опасности} и вольфрама и/или карбида вольфрама (4 групna onасности) обеспечивает безопасность персонала выше, чем при производстве материала P-1002-17.

Установлено, что только предложенный состав рентгенозащитного материала с предложенным сочетанием компонентов обладает высокой кратностью ослабления

РИ и высокой равномерностью распределения тяжелых элементов в материале, что достигнуто за счет исключения атомов кислорода в вольфрамовой составляющей рентгенозащитного наполнителя. Прозрачные для РИ атомы кислорода и кислородные ме15 ста в предложенном материале заменены на вольфрам и/или карбид вольфрама. Установлено, что карбид вольфрама имеет высокую энтальпию сублимации, а использование в составе материала элемен20 тов, имеющих высокую энтальпию сублимации (Qs = 12000 ккал/кг), позволило снизить механический импульс давления при действии РИ на предложенный материал.

Кроме того, использование вольфрама и/или карбида вольфрама позволило значительно повысить физико-механические характеристики материала, а именно, предложенный материал с предложенным сочетанием компонентов имеет разрушающее напряжение при растяжении при 20 С о 40-50 кгс/см, относительное удлинение при растяжении при 20 С 8 = 40 — 507ь.

Установлено. что повышение физико-механических свойств достигнуто за счет исключения иэ состава материала оксида свинца, который способствует увеличению кислотности среды (рН>7), которая отрицательно влияет на процесс формирования, сшивку, 40 полимеризацию материала. Повышенные физико-механические свойства п редложенного материала с предложенным сочетанием компонентов позволили снизить массу изделий на 2 кг. Например, рентгеноза45 щитные фартуки для врачей рентгенологов изготавливались из материала прототипа в один слой и имели массу б кг за счет высокой толщины (1,6 мм) материала. Такие же изделия, изготовленные иэ предложенного мате50 риала, имеют массу 3- 4 кг и изготавливаются из двух листов толщиной

0,5 мм, Двухслойное изготовление изделий также позволило повысить кратность ослабления излучения за счет преломления излу55 чения и исключения вторичного излучения, Получить высоконаполненный ТЭ материал (до 95 (массы) с достаточно высокими физико-механическими свойствами толщиной

0,5 мм позволил предложенный состав ма2000304 териала с предложенным сочетанием компонентов.

Установлено, что при выходе за указанных нижний предел содержания наполнителя преимущества заявляемого материала по положительному эффекту теряются, а при превышении верхнего предела — теряются физико-механические свойства.

В табл.1 приведены примеры конкретного выполнения материала. Свойства отдельных компонентов определяются нормативными документами (ГОСТ, ОСТ или ТУ). Технические характеристики материала, подтверждающие положительный эффект, представлены в табл.2.

Смешение компонентов проводили на смесительных вальцах или в резиносмесителе, полученные листы толщиной 3-5 мм каландровали до требуемой толщины 0,5 мм. Отверждение проводили при температуре 150 С втечение 30 мин на 1 мм толщины материала. Тяжелые элементы (полирит и вольфрам) предварительно просушивали при 150 С в течение 1 ч и просеивали от посторонних примесей через специальное сито.

По результатам разработки рентгеноэащитного материала установлено, что только предложенный состав материала с предложенным сочетанием компонентов позволил получить рентгеноэащитный материал иэделий. для медиков — рентгенологов, например рентгенозащитные фартуки, юбочки, торы для защиты щитовидной железы от РИ, резиновые шапочки и др. Предложенный материал с предложенным сочетанием компонентов отличается повышенной (95 мас.$ Т.Э) кратностью ослабления рентгеновского излучения по сравнению с прототипом. Максимальная кратность ослабления увеличивается на - "25ф>. Использованные нетоксичныв в предложен, ном количестве 1000-2000 мас.ч. с предложенным соотношением 3:2 тяжелые элементы позволили получить не только рентгеноэащитный материал повышенной эффективности, но и более прочный и эластичный материал, из которого можно изготавливать изделия. Разрушающее напряжение при растяжении при 20 С предложенного материала равно ар 40 кгс/см, это в 2 раза выше, чем у прототипа.

Относительное удлинение при растяжении

1000-2000 при 20 С предложенного материала с > 50, что в 5 раз выше, чем у прототипа.

Повышенные физико-механические ха5 рактеристики предложенного рентгенозащитного материала позволили повысить технологичность, уменьшить трудоемкость изготовления и позволили получать материап в виде листов с толщиной 0.5 мм (в отли10 чие от прототипа, который изготавливается толщиной 1.6 мм), что позволило снизить массу иэделий на 2 кг.

Повышенные физико-механические характеристики материала позволили улуч15 шить экологическую, санитарную, гигиеническую чистоту предприятий-изготовителей изделий при пошиве, например, фартуков и при эксплуатации врачами.

Кроме того, исключение из состава ма20 териала кислородных атомов и замена атомов кислорода на вольфрам позволили повысить равномерность распределения

ТЭ в рентгеноэащитном материале, исключить прозрачные для РИ кислородные места

25 в материале, что крайне необходимо при обеспечении надежности высокого качества изделий.

Формула изобретения

Резиновая смесь для изготовления рен30 тгенозащитного материала на основе цис1,4-полиизопренового каучука, включающая технологические и вулканизирующие добавки и рентгенозащитный наполнитель, отличающаяся тем, что

35 резиновая смесь в качестве рентгенозащитного наполнителя содержит комбинацию полирита оптического, представляющего собой смесь оксидов редкоземельных элементов цериевой группы, и вольфрама

40 и/или его карбида в массовом соотношении

3 2 соответственно, при следующем соотношении ингредиентов резиновой смеси, мас.ч.: цис-1,4-Полиизопреновый

45 каучук 100

Технологические и вулканизирующие добавки 5 — 38.8

Комбинация полирита

50 оптического и вольфрама и/или его карбида в массовом соотношении 3:2

2000304

7аЬлиц ° 1

Т ° Ьццц ° 2

Составитель В. Ермакова

Редактор T. Пилипенко Техред М,Моргентал К орректор . Густи

О.

Закаэ 3064

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

П роизводственно-издательский комбинат "Пате ", . У атент, r. жгород. ул.Гагарина, 101