一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及放射性污染去污领域，具体地讲，是涉及一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜及其制备方法。


背景技术：

2.核设施的运行及退役过程中，尽管采取了一系列辐射防护措施，使照射剂量降低到可合理达到的尽可能低的水平，但仍不可能排除设施表面被放射性污染。在实际工作表明，去污在核设施运行和退役中起着必要作用。
3.核设施去污是指采用不同的手段从放射性污染物的表面或内部，全部或部分除去污染的放射性核素所进行的操作，以尽量防止和减少放射性核素对人和环境的危害，减少放射性固体废物产生量。
4.根据表面污染的纵向深度可将放射性核素污染层分为松散的表面污染物、腐蚀产物膜、氧化膜以及受污染的母材浸润层。影响表面污染物形成的因素众多，主要包括：表面材料性质，冷却剂的水化学性质，冷却剂运行压力和温度，停运时间以及事故程度和频次等。放射性污染核素与表面的结合的主要形式包括：
①
依靠分子间作用力附着在表面的非固定性污染物；
②
化学吸附或离子交换形成的弱固定性污染物；
③
放射性核素扩散到基材内部或基材内部微量元素受中子辐照活化形成的表面深层污染。附着在物体表面的污染层可以用简单的物理清除方法，然而如果污染物与表面发生化学作用或离子交换，则可能产生腐蚀产物膜和氧化膜，污染核素深度扩散或基材内部微量元素活化造成的表面污染很难去除。
5.各类核设施，特别是反应堆因其采用的慢化剂、冷却剂、结构材料、核燃料以及辅助工艺不同，所产生的放射性污染核素也不尽相同，但在考虑各类放射性污染核素盘存量时主要考虑的放射性污染核素sr、cs、u、pu、am、co等。
6.可剥离涂料是具有多种官能团的高分子化合物。加入各种添加剂、络合剂、乳化剂、成膜助剂、浸润剂等，可以增强其去污能力并改善涂料的物理化学性能。可剥离涂料成膜前是一种溶液或水性分散乳液，采用喷雾法或抹刷法将其涂于沾污表面，干燥成膜。成膜过程中与引起沾污的核素发生物理、化学作用，使其从污染物表面进入膜中，剥离涂膜从而达到去污目的。利用可剥离涂料去污的优点是操作简单，且只产生极少量且易压缩或焚烧的固体废物。
7.可剥离涂料的去污机理主要有以下优点：
①
表面吸附，将涂料喷刷到设备表面以后，利用涂料的表面吸附力，将松散的污染物吸附到涂料中，并在成膜后将污染物结合在膜中；
②
粘力，涂料中的一些粘性物质与设备表面的污染物接触后会将其粘住，从而把这些半固态的污染物质粘沾在膜上；
③
化学络合，对于某些离子状态的沾污物，它与可剥离膜发生化学结合。
8.可剥离涂料在国内外研究情况：可剥离涂料的使用已有50多年的历史，目前可剥离涂料主要用于保护物体表面遭到污染。可剥离涂料在去污领域的使用已有相关报道，可
剥离涂料的基体主要是由高分子材料组成，并添加其他一些功能组分。可剥离涂料主要用于去除物体表面上松散的污染物，将可剥离涂料施工(刷涂或者喷涂)到受污染的表面，干燥或者固化后，涂料变成薄膜，并且可以从物体表面剥离，同时通过物理或者化学作用将物体表面的污染物吸附到可剥离膜内，从而将污染物从物体表面除去。使用可剥离去污技术具有很多优点，可剥离涂料使用简单、安全，不像强酸强碱等化学试剂使用起来具有很大的危险性，也不需要复杂的设备；可剥离涂料不会对物体表面造成损伤，可以进行多次去污操作；使用可剥离去污涂料去污经济、省时，几乎不会产生二次污染，只需对剥离下来的薄膜进行处理。
9.然而，现有技术制备的涂料中，有的涂料对于不同基体表面的揭膜性较差，需要多次成膜后才能揭落，在使用中较为的费时费力，如在现有技术中文献号为“cn108034324b”公开了“一种放射性去污高强度可剥离膜、其制备方法及应用”，该可剥离膜在其说明书中表3揭膜性的比较中，看出在锈蚀金属表面、平滑混凝土表面、粗糙混凝土表面的揭膜效果均较差，而其揭膜效果差是由于该剥离膜涂覆于基体表面的成膜效果差导致的。
10.此外，现有技术中制备的涂料中，有的涂料无需人工剥离，可自行破碎脱落，如在现有技术中文献号为“cn104178027b”公开了“一种生物质基自崩解型放射性污染去污剂的制备及使用方法”，该去污剂制备的自脆型膜，不需要人工手动剥离，但作为是自脆型膜，其在成膜自脆时受环境湿度影响较大，不能快速干燥。


技术实现要素：

11.为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种成膜效果好、干燥速度快的放射性表面去污用速干高强可剥离膜及其制备方法。
12.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
13.一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，由如下重量份的原料制备：成膜物质20～30份、工业酒精30～40份、去污剂5～10份、增强纤维5～10份、分散剂0.4～1份、消泡剂0.1～1份、成膜助剂1～2份、去离子水20～30份，其中，所述成膜物质为脂肪族聚氨酯丙烯酸、聚异戊二烯高弹性乳液、聚丙烯二醇或水性聚氨酯树脂的至少一种。
14.进一步地，所述去污剂由硝酸和硝酸铈铵混合搅拌10～30min后制得。
15.具体地，所述硝酸铈铵浓度为0.1～1mol/l，所述硝酸浓度为2mol/l，所述硝酸铈铵与硝酸的加入的体积比为1:1。
16.进一步地，所述增强纤维为聚丙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种，其中，所述聚丙烯纤维和玻璃纤维的纤维长度均为3～18mm。
17.进一步地，所述分散剂为纳米氧化钛粉和白炭灰中的至少一种。
18.进一步地，所述消泡剂为改性聚醚硅。
19.进一步地，所述成膜助剂为2
‑
碘酰基苯甲酸(bx)。
20.本发明还提供一种制备放射性表面去污用速干高强可剥离膜的方法，包括如下步骤：
21.s1、合成成膜剂
22.向烧杯中按照比例依次加入去离子水和工业酒精，搅拌3～10min，后再依次加入成膜物质、消泡剂、分散剂，搅拌30～90min，获得成膜剂；
23.s2、合成放射性表面去污用速干高强可剥离膜
24.取成膜剂，依次缓慢加入去污剂、增强纤维后，搅拌10min～30min，制得放射性表面去污用速干高强可剥离膜。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.(1)本发明采用脂肪族聚氨酯丙烯酸、聚异戊二烯高弹性乳液、聚丙烯二醇或水性聚氨酯树脂作为成膜物质，而这几种物质添加在配方中后，搅拌后溶解，在干燥后即可制成膜，成膜后具有较高的稳定性，可以使得可剥离膜具有较高的强度和可剥离性。
27.(2)本发明在配方中添加有增强纤维，设置纤维长度为3～18mm，利用增强纤维高强度的特性，将其加入配方中可以增强可剥离膜的强度和韧性，使得其易于剥落，提高了可剥离膜的剥落效果，并且经实验证明，拉伸强度可达150kg/cm2，拉伸强度是指试片受拉伸作用至断裂时单位面积上所承受的最大拉伸应力，可剥离膜是否能大块揭膜，与所成薄膜的拉伸强度大小关系很大，而150kg/cm2的拉伸强度可以使得可剥离膜强度大、易于大块剥离。
28.(3)本发明在配方中添加有工业酒精，利用其高挥发性的特点，在可剥离膜使用时，可加快其在高湿环境下的成膜速度，经实验证明，在相对湿度20～95％环境下成膜时间在12h内，正常的相对湿度是在30～60％，而通常相对湿度越高，可剥离膜的脆性越差，在相对湿度为20～95％环境下成膜时间在12h内，可以证明该可剥离膜的干燥速度快、可适用于高湿度环境。
29.(4)本发明在配方中添加有成膜助剂，其加快成膜剂成型，增强成膜剂强度，进而增强可剥离膜的韧性，耐化性。
30.(5)本发明在配方中添加有去污剂，其可以增强对表面松散污染的去污效果，松散污染一般是伴随着一定深度的固定污染，在去污松散污染过程中需要对深层污染进行去污，而添加去污剂后可以在去除表面松散污染的同时，对深层污染也同时去污，这样能达到较高的去污系数。
31.(6)本发明在配方中添加有消泡剂，可以在合成成膜剂的过程中降低表面张力，抑制泡沫产生，使得制成的可剥离膜具有较为均匀的性能，避免可剥离膜涂覆于基体表面时，可以减少泡沫存在，使得其对于基体的放射性物质的剥离效果更好。
32.(7)本发明在配方中添加有分散剂，在合成成膜剂的过程中，其可以减少各种添加物的聚集，使得可剥离膜性能稳定。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
34.一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，由如下重量份的原料制备：成膜物质20～30份、工业酒精30～40份、去污剂5～10份、增强纤维5～10份、分散剂0.4～1份、改性聚醚硅0.1～1份、2
‑
碘酰基苯甲酸1～2份、去离子水20～30份，其中，成膜物质为脂肪族聚氨酯丙烯酸、聚异戊二烯高弹性乳液、聚丙烯二醇或水性聚氨酯树脂的至少一种。
35.进一步地，去污剂由硝酸和硝酸铈铵混合搅拌10～30min后制得，其中硝酸铈铵浓度为0.1～1mol/l，所述硝酸浓度为2mol/l，所述硝酸铈铵与硝酸的加入的体积比为1:1。
36.进一步地，分散剂为纳米氧化钛粉和白炭灰中的至少一种。
37.进一步地，增强纤维为聚丙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种，其中，聚丙烯纤维和玻璃纤维的纤维长度均为3～18mm。
38.本发明还提供一种制备放射性表面去污用速干高强可剥离膜的方法，包括如下步骤：
39.s1、合成成膜剂
40.向烧杯中按照比例依次加入去离子水和工业酒精，搅拌3～10min，后再依次加入成膜物质、改性聚醚硅、分散剂，搅拌30～90min，获得成膜剂；
41.s2、合成放射性表面去污用速干高强可剥离膜
42.取成膜剂，依次缓慢加入去污剂、增强纤维后，搅拌10min～30min，制得放射性表面去污用速干高强可剥离膜。
43.本发明实施例1～4制备的放射性表面去污用速干高强可剥离膜配方(按重量份)组成见表1。
44.实施例1
45.依次取体积比为1:1的硝酸和硝酸铈铵于烧杯中，搅拌15min，获得去污剂；取另一烧杯，并向其中依次加入去离子水和工业酒精，搅拌5min，后再依次加入聚丙烯二醇、改性聚醚硅、白炭灰搅1h，获得成膜剂；向成膜剂中，依次加入去污剂、聚丙烯纤维，搅拌20min，制得放射性表面去污用速干高强可剥离膜。
46.实施例2
47.采用脂肪族聚氨酯丙烯酸作为成膜物质，分散剂采用纳米氧化钛粉，增强纤维采用玻璃纤维，其他组成与实施例1一致，制备工艺与实施例1相同。
48.实施例3
49.采用聚异戊二烯高弹性乳液作为成膜物质，分散剂采用白炭灰，增强纤维采用聚丙烯纤维，其他组成与实施例1一致，制备工艺与实施例1相同。
50.实施例4
51.采用水性可剥树脂作为成膜物质，分散剂采用纳米氧化钛粉，增强纤维采用玻璃纤维，其他组成与实施例1一致，制备工艺与实施例1相同。
52.实施例5
53.分别将实施例1～4制备的放射性表面去污用速干高强可剥离膜进行成膜时间、剥离强度、松散去污效率、成膜厚度的检测，其结果如表2所示。
54.先检测放射性污染物表面的污染水平，再将实施例1～4制备的放射性表面去污用速干高强可剥离膜分别涂覆于放射性污染物表面，计算其成膜时间，并将成膜后的可剥离膜揭膜，获得其剥离强度，测量去除剥离膜后的污染水平，并检测剥离后的剥离膜厚度，其中，放射性污染物表面为不锈钢。
55.表1
56.[0057][0058]
表2
[0059]
序号名称实施例1实施例2实施例3实施例41成膜时间(湿度75％)10h11h10h12h2剥离强度150kg/cm2112kg/cm2143kg/cm2137kg/cm23松散去污效率＞95％＞95％＞95％＞95％4成膜厚度0.1mm0.1mm0.1mm0.1mm
[0060]
根据表2可知，在相对湿度为75％情况下，实施例1～4制备的可剥离膜涂覆于放射性污染物表面后的成膜时间均在12h内，可知，本发明制备的可剥离膜干燥速度快，可适用于环境湿度较大的地区；观察其剥离强度，实施例1～4制备的可剥离膜的剥离强度在110～150kg/cm2，强度较高，且使用聚丙烯纤维对制备可剥离膜有更好的效果，并且由于去污剂在一定程度上会降低可剥离强度，而从实施例2的剥离强度为112kg/cm2可以看出，即使添加的去污剂较多，本发明制备的可剥离膜仍然具有较好的剥离强度；观察实施例1～4制备的可剥离膜的松散去污效率，其检测结果均大于95％，可知，本申请制备的可剥离膜对于放射性污染物的去除效果好；观察实施例1～4制备的可剥离膜的厚度，厚度均为0.1mm，而这个厚度使得可剥离膜在剥离时可以从基体上被剥离，不至于破碎成小片，又不会使得其涂覆与基体上过于厚。
[0061]
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，由如下重量份的原料制备：成膜物质20～30份、工业酒精30～40份、去污剂5～10份、增强纤维5～10份、分散剂0.4～1份、消泡剂0.1～1份、成膜助剂1～2份、去离子水20～30份，其中，所述成膜物质为脂肪族聚氨酯丙烯酸、聚异戊二烯高弹性乳液、聚丙烯二醇或水性聚氨酯树脂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述去污剂由硝酸和硝酸铈铵混合搅拌10～30min后制得。3.根据权利要求2所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述硝酸铈铵浓度为0.1～1mol/l，所述硝酸浓度为2mol/l，所述硝酸铈铵与硝酸的加入的体积比为1:1。4.根据权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述增强纤维为聚丙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种，其中，所述聚丙烯纤维和玻璃纤维的纤维长度均为3～18mm。5.根据权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述分散剂为纳米氧化钛粉和白炭灰中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述消泡剂为改性聚醚硅。7.根据权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，其特征在于，所述成膜助剂为2
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碘酰基苯甲酸。8.一种制备如权利要求1所述的一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、合成成膜剂向烧杯中按照比例依次加入去离子水和工业酒精，搅拌3～10min，后再依次加入成膜物质、消泡剂、分散剂，搅拌30～90min，获得成膜剂；s2、合成放射性表面去污用速干高强可剥离膜取成膜剂，依次缓慢加入去污剂、增强纤维后，搅拌10min～30min，制得放射性表面去污用速干高强可剥离膜。
技术总结
本发明公开了一种放射性表面去污用速干高强可剥离膜，由如下重量份的原料制备：成膜物质20～30份、工业酒精30～40份、去污剂5～10份、增强纤维5～10份、分散剂0.4～1份、消泡剂0.1～1份、成膜助剂1～2份、去离子水20～30份，其中，所述成膜物质为脂肪族聚氨酯丙烯酸、聚异戊二烯高弹性乳液、聚丙烯二醇或水性聚氨酯树脂的至少一种。树脂的至少一种。


技术研发人员：徐立国 马延彬 李飞 王见强 孙何鑫 林阳
受保护的技术使用者：中核四川环保工程有限责任公司
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29