一种自碎共聚膜消控剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及核安全防护技术领域，尤其涉及一种自碎共聚膜消控剂及其制备方法。


背景技术：

2.众所周知，核能作为一种绿色高效的新能源近年来发展迅猛，在核技术的应用中虽然采取了一系列的安全防护措施，但是核事故的发生仍不可避免。核事故会导致放射性污染物向环境中的释放，通过空气、雨水等方式发生扩散，污染更大面积的区域；针对硬质介质表面上沾染的放射性物质的扩散控制与去污，应用比较广泛的有连续共聚膜消控法和高压水冲洗法等。连续共聚膜消控法因压制效果好、介质表面放射性污染去污率高、产生的固体废物易收集易转移易减容处置、综合性价比高等特点，使其在放射性后果应急处置预案中成为消控手段首选。连续共聚膜消控法虽然对平面上沾染的放射性物质的控(压制、覆盖)和消(共聚膜去污)效果明显，但对于墙壁类、顶棚类立面和反平面上的放射性沾染物的消控较为困难，消控效率很低，机械化或无人化消控尤其是去污或环境恢复更为困难；而机械化或无人化消控作业是高危、高毒、高辐射区作业人员安全防护或核事故应急的基本准则。高压水冲洗法对墙壁、顶棚等表面所沾染的放射性物质的去污效果明显，对局部去污效率极高，但高压水冲洗法的致命缺陷是所产生的大量放射性废水处置(收集和净化)费用巨大、周期长，且极有可能引发二次污染，这与核事故应急响应的宗旨和目标相冲突；因此对于核事故此类突发事件的处置采用高压水冲洗法是不可取的，仅适用于非应急状态下的污染消除或小面积放射性废水收集与净化措施比较完备的场景。


技术实现要素：

3.为解决核事故应急状态下，墙壁、顶棚类等介质表面上沾染的放射性物质的扩散控制和去污，发明人经过长期研究，研制了一种自碎共聚膜消控剂及其制备、使用方法，较好地解决了上述问题。
4.为了实现上述发明目的，本发明一种自碎共聚膜消控剂主剂按重量份主要包括：有机硅树脂20～30份，优选为25份；丙烯酸树脂15～25份，优选为20份；催裂剂26～45份，优选为35份；有机醇5～10份，优选为8份；
5.进一步地，所述的自碎共聚膜消控剂还包括助剂，按重量份主要包括：铅类催化剂2～6份，优选为4份；高分子型超分散剂2～6份，优选为4份；射线引发剂1～5份，优选为3份；防冻剂1～5份；优选3份；有机硅改性剂2-7份，优选4份；
6.更进一步地，前述有机硅树脂为甲基苯基硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、酰胺改性硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂中的一种或多种混合；优选为甲基苯基硅树脂；
7.更进一步地，前述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸树脂、水溶性丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂乳液、聚乙烯醇-丙烯酸树脂中的一种或多种混合；优选为甲基丙烯酸树脂；
8.更进一步地，前述催裂剂为纳米级低钠型硅溶胶、水玻璃、黏土、纳米级改性钠型硅溶胶、纳米级改性钾型硅溶胶、纳米级铵型硅溶胶、纳米级电子级硅溶胶、玻璃粉、硅酸钠、云母片中的一种或多种混合；优选为纳米级低钠型硅溶胶；
9.更进一步地，前述有机醇为乙醇、甲醇、丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或多种混合；优选为乙醇；
10.更进一步地，所述的自碎共聚膜消控剂，助剂中铅类催化剂为异辛酸铅、水杨酸铅、环烷酸铅、2-甲基己酸铅、油酸铅、亚油酸铅中的一种或多种混合；优选为异辛酸铅；
11.更进一步地，前述助剂中高分子型超分散剂为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚酯型高分子分散剂的一种或多种混合；优选为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂；
12.更进一步地，前述助剂中射线引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种混合；优选为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯；
13.更进一步地，前述助剂中防冻剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、醋酸钠、乙二醇丁醚醋酸酯的一种或多种混合物；优选为乙二醇；
14.更进一步地，前述助剂中有机硅改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)-丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合；优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
15.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
16.第一步，向100l反应釜中加入20～30重量份优选为25重量份的有机硅树脂和15～25重量份优选20重量份的丙烯酸树脂，设置温度在75-85℃，优选为80℃；搅拌速率为800-1000r/min，优选为900r/min；搅拌15-25min；优选为20min；
17.第二步，搅拌完成后，加入26～45重量份优选为35重量份的催裂剂和5～10重量份优选为8重量份的有机醇，设置转速为1200-1400r/min，优选为1300r/min继续搅拌20-40min，优选为30min；
18.进一步地，搅拌完成后再加入2～6重量份优选为4重量份的铅类催化剂、2～6重量份优选为4重量份的高分子型超分散剂、1～5重量份优选为3重量份的射线引发剂、1～5份重量份优选3重量份防冻剂、2-7重量份优选4重量份有机硅改性剂，继续搅拌0.5-1.5h,优选为1h，冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
19.所述的自碎共聚膜消控剂，其使用方法为：
20.将自碎共聚膜消控剂通过布洒设备或手工涂布在受到核污染的墙壁、顶棚类等介质表面上，待消控剂干燥固化、干裂自碎后，再通过回收设备进行回收清理即可实现放射性污染的去除。
21.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
22.本发明所述的自碎共聚膜消控剂通过喷洒设备布洒在受到核污染的墙壁、顶棚类等介质表面上后，可迅速吸附、黏结介质表面的放射性粉尘颗粒，阻止了放射性粉尘颗粒的悬浮和迁移，实现了放射性污染的快速压制。
23.本发明所述的自碎共聚膜消控剂与高压水冲洗法相比，极大地节约了水资源，避免了放射性废水处理过程中产生的高昂成本和可能出现的二次污染。
24.本发明所述的自碎共聚膜消控剂与现有技术的膜法去污材料相比，其良好的分散性克服了压制去污剂在作业时混合不均匀提前结块成膜进而堵塞管道和泵的问题。
25.本发明所述的自碎共聚膜消控剂与现有技术的膜法去污材料相比，其良好的干裂自碎性弥补了其它去污材料难以剥离、难以回收的缺陷。本发明所述的自碎共聚膜消控剂与现有的其它自碎消控剂相比，具有清除率高、固化时间短、自碎后易脱落、颗粒均匀、易于回收、不易漂浮、作业温度宽、使用空间范围广等优点。
具体实施方式
26.通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。本发明并不局限于下面的实施例。
27.实施例1
28.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
29.第一步，向100l反应釜中加入20重量份的丙烯酸改性有机硅树脂和15重量份的水溶性丙烯酸树脂，设置温度在75℃；搅拌速率为800r/min；搅拌15min；
30.第二步，搅拌完成后，加入26重量份的水玻璃和5重量份的甲醇，设置转速为1200r/min，继续搅拌20min，冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
31.实施例2
32.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
33.第一步，向100l反应釜中加入30重量份的聚酯改性有机硅树脂和25重量份的环氧丙烯酸树脂乳液，设置温度在85℃；搅拌速率为1000r/min；搅拌25min；
34.第二步，搅拌完成后，加入45重量份的纳米级改性钾型硅溶胶和10重量份的丙醇，设置转速为1400r/min，继续搅拌40min，冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
35.实施例3
36.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
37.第一步，向100l反应釜中加入为25重量份的甲基苯基硅树脂和20重量份的甲基丙烯酸树脂，设置温度在80℃；搅拌速率为为900r/min；搅拌时间为20min；
38.第二步，搅拌完成后，加入35重量份的纳米级低钠型硅溶胶和8重量份的乙醇，设置转速为为1300r/min继续搅拌30min,冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
39.实施例4
40.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
41.第一步，向100l反应釜中加入20重量份的丙烯酸改性有机硅树脂和15重量份的水溶性丙烯酸树脂，设置温度在75℃；搅拌速率为800r/min；搅拌15min；
42.第二步，搅拌完成后，加入26重量份的水玻璃和5重量份的甲醇，设置转速为1200r/min，继续搅拌20min；
43.第三步，搅拌完成后再加入2重量份的水杨酸铅、2重量份的丙烯酸酯高分子型分散剂、1重量份的1-羟基-环己基-苯基甲酮、1重量份的丙二醇、2重量份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌0.5h,冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
44.实施例5
45.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
46.第一步，向100l反应釜中加入30重量份的聚酯改性有机硅树脂和25重量份的环氧丙烯酸树脂乳液，设置温度在85℃；搅拌速率为1000r/min；搅拌25min；
47.第二步，搅拌完成后，加入45重量份的玻璃粉和10重量份的丙醇，设置转速为1400r/min，继续搅拌40min；
48.第三步，搅拌完成后再加入6重量份的环烷酸铅、6重量份的聚酯型高分子分散剂、5重量份的邻苯甲酰苯甲酸甲酯、5重量份的二甘醇、7重量份的γ-(甲基丙烯酰氧)-丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌1.5h,冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
49.实施例6
50.本发明一种自碎共聚膜消控剂，其制备方法主要包括如下步骤：
51.第一步，向100l反应釜中加入为25重量份的甲基苯基硅树脂和20重量份的甲基丙烯酸树脂，设置温度在80℃；搅拌速率为为900r/min；搅拌时间为20min；
52.第二步，搅拌完成后，加入35重量份的纳米级低钠型硅溶胶和8重量份的乙醇，设置转速为为1300r/min继续搅拌30min；
53.第三步，搅拌完成后再加入4重量份的异辛酸铅、4重量份的多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、3重量份的2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、3重量份的乙二醇、4重量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌1h，冷却至室温即可制备成自碎共聚膜消控剂。
54.对比实验例一：
55.取按实施例1、实施例2、实施例3组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂，将其通过喷洒设备按1.5kg/m2的用量布洒在有放射性粉尘颗粒的墙壁、混凝土、玻璃及装备等介质表面上，进行性能测试结果如下：
[0056][0057]
通过对上述三组自碎共聚膜消控剂各项指标进行对比，可以推断出实施例3方法制成的自碎共聚膜消控剂固化时间短，去污率高。
[0058]
对比实验例二、取按实施例3、实施例4组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂，将其通过喷洒设备按1.5kg/m2的用量布洒在有放射性粉尘颗粒的墙壁、混凝土、玻璃及装备等介质表面上，进行性能测试结果如下：
[0059][0060]
通过以上组分比例和方法制备的自碎共聚膜消控剂各项指标进行对比，可以推断出实施例4方法制成的自碎共聚膜消控剂动力学粘度好，去污率高。
[0061]
对比实验例三、取按实施例4、实施例5、实施例6组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂，将其通过喷洒设备按1.5kg/m2的用量布洒在有放射性粉尘颗粒的墙壁、混凝土、玻璃及装备等介质表面上，进行性能测试结果如下：
[0062][0063]
上述对比实验例中，可以推断出按实施例6组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂，固化时间短，去污率最高。
[0064]
对比实验例四
[0065]
取按本发明实施例3组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂；按目前已知、公开、最好的专利号为201310635422.1一种自碎式消污液，取其两个最优值在同等条件下与按本实施例3制成的消控剂进行对比实验，结果如下：
[0066]
[0067]
通过对上述三组自碎共聚膜消控剂各项指标进行对比，可以推断出采用本发明方法实施例3制备的自碎共聚膜消控剂动力学粘度好，固化时间短，去污率高。
[0068]
对比实验例五
[0069]
取按本发明实施例6组分比例和制备方法制备的自碎共聚膜消控剂；按目前已知、公开、最好的专利号为201310635422.1一种自碎式消污液，取其两个最优值在同等条件下与按本实施例6制成的消控剂进行对比实验，结果如下：
[0070][0071]
通过对上述三组自碎共聚膜消控剂各项指标进行对比，可以推断出采用本发明方法实施例6制备的自碎共聚膜消控剂动力学粘度更好，固化时间及碎裂时间更短，去污率更高。
[0072]
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。