Полимерная композиция

Изобретение может быть использовано для изготовления конструкционных изделий для биологической защиты от радиоактивного излучения. Полимерная композиция содержит вольфрам с дисперсностью от 0,5 до 160 мкм, порошковое железо и полипропилен. Содержание в составе композиции фракции вольфрама до 30 мкм не более 7 мас.% позволяет получать изделия с пределом прочности на растяжение не менее 220 кг/см². 1 табл.

 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе порошковых вольфрама, железа и полипропилена, которые могут применяться для изготовления конструкционных изделий для биологической защиты от радиоактивных излучений.

Одним из основных требований, которым должны соответствовать полимерные композиции, предназначенные для изготовления конструкционных изделий для биологической защиты от радиоактивных излучений, кроме этой защиты от радиоактивных излучений, является обеспечение достаточно высокой механической прочности изделий из этих композиций.

Известны композиции для защиты от естественного радиационного фона на основе серы (связующего) и минеральных наполнителей (Патент РФ №2153714).

Также известен строительный полимер - раствор для защиты от радиации, содержащий эпоксидную смолу ЭД-16, полиэтиленполиамин (связующее), пластификатор и наполнитель из оптического стекла определенного гранулометрического состава (Патент РФ №2142439).

Известен материал, защищающий от проникновения излучений, содержащий резиновую основу и порошкообразный наполнитель с определенным гранулометрическим составом, обеспечивающим максимальную упаковку частиц в единице объема композиции (Патент РФ №2111559).

Недостатком указанных композиций является их невысокая механическая прочность.

Композиции на основе серы и эпоксидных смол достаточно хрупки, имеют относительно невысокую механическую прочность. Композиции на основе эластичных полимерных материалов (резиновые смеси, каучуки) непригодны для изготовления конструкционных деталей ввиду их высокой эластичности, способности деформироваться при приложении незначительной нагрузки.

Сравнительно высокой механической прочностью обладают композиции на основе полиолефинов (полиэтилена, полипропилена).

Ближайшим по технической сущности к заявляемому техническому решению является полимерная композиция следующего состава, мас.%:

порошковый вольфрам
дисперностью 0,5÷160 мкм	49,7÷72,2
порошковое железо	6,8÷10,0
полипропилен	остальное

(технические условия АОТУ249).

Недостатком этой композиции является низкий показатель предела прочности на растяжение (ниже 120 кг/см²).

Задача заявленного технического решения - разработка полимерной композиции для защиты от радиоактивных излучений на основе порошковых вольфрама, железа и полипропилена, которые могут применяться для изготовления конструкционных изделий с достаточно высокими механическими характеристиками с получением предела прочности на растяжение не менее 220 кг/см².

Поставленная техническая задача решается использованием в композиции состава, мас.%:

порошковый вольфрам
дисперностью 0,5÷160 мкм	49,7÷72,2
порошковое железо	6,8÷10,0
полипропилен	остальное,

причем содержание частиц вольфрама менее 30 мкм должно быть не более 7 мас.%.

Известно, что наполнители неорганической природы при добавлении в полимерную матрицу увеличивают механические характеристики композиции (В.Е.Гуль. Структура и прочность полимеров. М., Химия, 1971).

Увеличение механических характеристик композиции на основе полимерной матрицы зависит не только от количества вводимого наполнителя, но и от размера частиц последнего (Промышленные полимерные композиционные материалы. Под ред. М.Ричардсона. М., Химия, 1980 г.).

Известно, что чем меньше размер частиц наполнителя, тем больше удельная поверхность последнего, тем больше необходимо полимера для капсулирования частиц требуемой механической прочности изделий из этой композиции.

Вольфрам в составе композиции имеет размер частиц от 0,5 мкм до 160 мкм, причем мелкой фракции до 30 мкм более 25 мас.%.

Известно, что твердый наполнитель, размеры частиц которого больше надмолекулярных образований полимера, часто играет роль адсорбента, на поверхности которого адсорбируются молекулы полимера. При этом образуются высокоориентированные адсорбционные слои, способствующие повышению механической прочности полимерного материала.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию «новизна».

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение (см. таблицу).

Полимерную композицию состава, мас.%:

порошковый вольфрам
дисперностью 0,5÷160 мкм	49,7÷72,2
порошковое железо	6,8÷10,0
полипропилен	остальное

получают по известным режимам смешения порошковых компонентов.

Образцы для испытаний изготавливают методом прессования по известным режимам.

Таблица
Свойства полимерной композиции
Способ изготовления	№№ примера	Размер частиц вольфрама, мкм	Предел прочности на растяжение кг/см2
по изобретению	1	<30-20 мас.%	147
	2	<30-15 мас.%	178
	3	<30-10 мас.%	215
	4	<30-7 мас.%	225
	5	<30-5 мас.%	223
по прототипу	1÷3	<30-25 мас.%	95÷125

Примечание. Предел прочности на растяжение определен по ГОСТ 11262-80.

Анализ таблицы показывает, что содержание частиц вольфрама до 30 мкм менее 7 мас.% обеспечивает выполнение требования КД по получению предела прочности на растяжение не менее 220 кг/см².

Предложенная композиция может быть использована для конструкций биологической защиты от радиоактивного излучения.

Полимерная композиция для биологической защиты от радиоактивных излучений, состава мас.%:

порошковый вольфрам
дисперсностью 0,5÷160 мкм	49,7÷72,2
порошковое железо	6,8-10,0
полипропилен	остальное

отличающаяся тем, что содержание фракции вольфрама до 30 мкм не превышает 7 мас.%.