键合铅离子的聚酰亚胺材料的制备及辐射屏蔽性能研究 - 高分子学报.pdf

第１０期 高　 分　 子　 学　 报 Ｎｏ.１０ ２０１５年１０月 ＡＣＴＡ ＰＯＬＹＭＥＲＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｏｃｔ.ꎬ２０１５ 键合铅离子的聚酰亚胺材料的制备及辐射屏蔽性能研究∗ 郭玲香　 宗德超　 林保平　 杨　 洪∗∗ (东南大学化学化工学院　 南京　 ２１１１８９) 摘　 要　 通过离子交换法合成了对氨基苯甲酸铅盐ＡＢＡ(Ｐｂ)ꎻ以ＡＢＡ(Ｐｂ)和２ꎬ２￣双[４￣(４￣氨基苯氧基)苯 基]丙烷(ＢＡＰＰ)为二胺单体、２ꎬ２￣双[４￣(３ꎬ４￣二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(ＢＰＡＤＡ)为二酐单体ꎬＮ￣甲基￣２￣ 吡咯烷酮(ＮＭＰ)为溶剂ꎬ采用共缩聚两步法ꎬ先后合成了主链含铅离子的聚酰胺酸ＰＡＡ(Ｐｂ)和聚酰亚胺ＰＩ １ (Ｐｂ).采用傅里叶变换红外(ＦＴＩＲ)光谱、核磁共振( Ｈ￣ＮＭＲ)光谱和元素分析对 ＡＢＡ(Ｐｂ)、ＰＡＡ(Ｐｂ)和ＰＩ (Ｐｂ)进行了结构表征ꎻ应用Ｘ射线衍射(ＸＲＤ)、热重分析(ＴＧＡ)、力学测试和γ 能谱法对ＰＩ(Ｐｂ)的结构、热 稳定性、力学性能及辐射屏蔽性能进行了测试.结果表明ꎬ与纯 ＰＩ 材料和同等铅含量、物理掺杂的ＰＩ￣Ｐｂ ６０ ６０ １３７ (ＮＯ ) 样品相比ꎬ制备的ＰＩ(Ｐｂ)材料对 Ｃｏ(１３３ ＭｅＶ)、 Ｃｏ(１１７ＭｅＶ) 和 Ｃｓ(０６６２ ＭｅＶ) 的γ射线具 ３ ２ 有较大的辐射屏蔽率和较小的半值层厚度ꎬ其辐射屏蔽性能要明显优于纯ＰＩ材料和同等铅含量、物理掺杂的 ＰＩ￣Ｐｂ(ＮＯ ) 样品.主要原因在于ＰＩ(Ｐｂ)中铅离子是通过化学键直接键合到聚酰亚胺主链中的ꎬ实现了物理 ３ ２ 掺杂方法不能达到的铅离子均匀分散ꎬ使得γ射线与铅元素发生相互作用的几率增大ꎬ从而提高了ＰＩ(Ｐｂ)对 γ射线的辐射屏蔽效果.ＰＩ(Ｐｂ)材料不仅具有良好的热稳定性和较好的力学性能ꎬ而且对γ射线的辐射屏蔽 性能优良ꎬ有望成为一种具有良好应用前景的轻质γ射线辐射屏蔽材料. 关键词　 聚酰亚胺ꎬ铅离子ꎬ复合材料ꎬγ射线ꎬ辐射屏蔽 　 　 随着核能、航空航天、电子、医疗等众多领域 轻、柔韧性好、易加工、辐射屏蔽效果好等优点ꎬ因 [６] 的高速发展ꎬ一些穿透性极强的高能电离辐射源ꎬ 此备受人们的关注 ꎬ已成为了该领域目前发展 如Ｘ射线和γ射线ꎬ对生物体和电子元器件的辐 [７ꎬ８] 的主要方向之一 . 射危害日益严峻ꎬ新型高效辐射屏蔽材料的研制 高分子基材的选用对辐射屏蔽材料的各种性 需求非常迫切ꎬ业已引起国内外政府和科研单位 能有显著的影响ꎬ已知文献报道的高分子基材主 [１] [９~１１] [１２] 的高度关注 . 传统的辐射屏蔽材料主要采用高 要有聚丙烯酸树脂 、聚苯乙烯磺酸树脂 、 原子序数的重金属或金属氧化物、陶瓷类复合物、 [１３] [１４] [１５] 聚乙二醇 、 聚乙烯 、 聚氨酯 、环氧树 混凝土等无机材料[２~４]. 其中ꎬ代表性的材料ꎬ