В.И. Кирдяшкин, А.И. Купчишин, К.Н. Арюткин

Научно-исследовательский институт новых химических технологий и материалов

Казахский национальный педагогический университет им. Абая

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПЛАСТИКОВ

Как известно, композитные люминесцирующие материалы изготавливаются с использованием органических или неорганических люминофоров; при этом возможно применение обеих комбинаций одновременно. Органические материалы лучше сочетаются с полимером, но они в ряде случаев обладают недостаточной фото- и термостойкостью, при этом может происходить разрушение органического преобразователя даже на стадии термической полимеризации или сушки полимерной системы. Зачастую полиэфирные смолы или их смеси можно делать с кремнийорганическими и др. полимерными материалами. Из используемых полимеров органических люминофоров (их более двадцати) наиболее эффективными являются люминесцентные компаунды на основе циклоалифатических олигомеров (с отвердителями ангидридного типа, активированные красителями Родамин 6Ж и Родамин С) и кроме этого – эпоксидиановые олигомеры с отвердителями аминного типа (активированные красителем Оксазин 17), а также эпоксидные люминесцентные смеси с пластиками [1 – 2].

Нами проведена работа по разработке технологии спекания композитных сцинтилляционных материалов с использованием пластиков. На основе проведенных исследований предложены основы модифицированной технологии, включающей в себя следующие этапы работ:

1. Анализ свойств и структуры имеющихся в промышленности полимеров. 2. Выбор полимерного связующего и люминофорного порошка. 3. Подготовка компонентов к работе (промывка, удаление жиров и

нежелательных веществ.). 4 Сушка компонентов. 5. Первичное размалывание компонентов до микронного уровня. 6. Углубленное размалывание компонентов до наноуровня. 7. Просеивание через специальные устройства и доведение порошка до заданных размеров. 8. Смешивание компонентов. 9. Получение гомогенной смеси. 10. Подготовка пресс-формы к работе (протирка специальными растворами). 11. Заливка смеси в пресс-форму или на пластину. 12. Прессование гомогенной смеси под определенным давлением. 13. Сушка смеси при заданной температуре. 14. Выемка полученного образца. 15. Окончательная сушка образца. 16. Анализ поверхности материала. 17. Корректировка технологических режимов 18. Шлифовка и полировка композитного образца. 19. Физико-химический анализ полученных материалов. 20. Выдача рекомендаций. 21. Изготовление опытной партии композитных материалов. 22. Подготовка образцов к детальным исследованиям структуры и свойств композита.

На рисунке 1 в качестве примера приведена фотография порошка оргстекла. На данном этапе разработки технологии были выбраны следующие компоненты (полиэфирная смола и оргстекло) и режимы изготовления образцов: 1) температура прессования и сушки 20⁰ С, давление – 1 н.

Были изготовлены опытные образцы с различным содержанием полиэфирной смолы и оргстекла. На основе анализа выбраны следующие концентрации компонентов: 90 – 10; 70 – 30 и 50 – 50 %. На рисунках 2 – 4 представлены фотографии указанных образцов. Довольно четко прослеживается изменение цвета материала (потемнение) в зависимости от концентрации второго компонента (оргстекла). Видны также вкрапления небольшого размера.

Рисунок 1 – Порошок оргстекла

Рисунок 2 – Фотография композита на основе полимерной матрицы и порошка оргстекла (10%)

Рисунок 3 – Фотография композита на основе полимерной матрицы и порошка оргстекла (30 %)

Рисунок 4 – Композит на основе полимерной матрицы и порошка оргстекла (50%)

Следует заметить, что технология изготовления композита из органического люминофора (пластика) и полиэфирной смолы довольно непроста. На нее сильно влияют параметры и режимы, седиментация частиц люминофора, которая отличается по дисперсности, поэтому непросто осуществить равномерное распределение люминофора в полимерной матрице. В связи с этим для замедления или прекращения седиментации порошка люминофора и его равномерного совмещения с полимерной матрицей частицы люминофора предварительно обрабатываются специальными веществами.

Литература

1. Канцельсон, М.Ю., Балаев, Г.А. и др. Полимерные материалы. Справочник. - М.: Химия, 1982. - 317с.

2. Комаров Ф.Ф., Пилько В.В., Углов В.В., Арюткин К.Н., Купчишин А.И., Леонтьев А.В., Романовский Д.В. Особенности изменения состава и структуры титано-полимерного композитного материала при облучении протонами и электронами. Физика и xимия обработки материалов. 2013, №1, с.18-25.