Тканеэквивалентная электропроводящая полимерная композиция

665593 Союз Советских Социалистических Республик51) М.К. зС 08 Ь 23/02 С 08 К 3/22 С 08 К 3/24 С 08 К 5/17 Государственный ком ите 3) УДК 678 742 04(088,8) публиковано 07.11,80. летеньелам изобретении и открытий сания 07,11,8 45) Дата опубликовани Деянова, В, Н. Лагунова, П. Н. Белоногий и В. И, Иванов 71) ель ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 4) Изобретение относится к тканеэквивалентным электропроводящим полиолефиновым композициям, которые применяются для изготовления приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в 5 чувствительных объемах облучаемых биологических объектов в микродозиметрии и радиобиологии.Для этого необходимо, чтобы вещество, из которого сделана ионизационная камера, и биологическая ткань были как можно ближе по составу, Однако ткани различных органов и частей живого тела могут различаться по составу (например, мышечная ткань и кости), Но обычно за основу берут мягкую биологическую ткань. Допустимые отклонения в элементарном составе тканеэквивалентного материала устанавливают при расчете параметров измерительных камер. 20Приближенно химический состав мягкой биологической ткани можно определить формулой воображаемой тканевой молекулы (СаН 4 о 018 Х). 11. Ввиду того, что сечения взаимодействия нейтронов с атомами кислорода и углерода подобны в широком диапазоне энергий, возможно в эквивалентном материале частично или полностью заменить кислород на углерод. Аналогичным образом возможна замена любого нечетно-нечетнное, четно-нечт. д за исклювысокие сеченинами. Тогда спримерно следследы О 86,4,УсредненныйбиологическойС 22,437; Х 4,70Р 13,144; Я 04ный атомныйткани по фото го ядр тногочениемя взаимстав эт на нечетно-нечетна четно-нечетное и водорода, имеющего одействия с нейтроого материала будет /о. Н 10,1; 1 Ч 3,5; С и Известная тканеэквивалентная электро- проводящая композиция, получаемая путем смешения размельченных в порошок полиэтилена, углерода и азотнокислого аммония и имеющая состав, %; Н 10,1; 1 ч 3,5; С и следы О 86,4, обладает недостаточными гомогенностью и проводимостью, Причем после повторной переработки проводимость становится совсем неудовлетворительной. Кроме того, недостаточная тканеэквивалентность известной композиции ограничивает ее применение.Также известна тканеэквивалентная электропроводящая композиция, содержащая полиолефин, например полиэтилен, технический углерод (сажу) и меламин 2.) Авторы изобретения Ю, И, Василенок, А химический состав костной ткани, вес. %: Н 7,1613;95; О 39,385; 1 ч а 0,08; Мд 0,28;106; Са 12,3926. Эффективномер костной биологической эффекту (Л,фф т) 11,703 2,Х 100% 0,2 ,Известная композиция имеет следующий элементарный состав, %: С 87,5 - 86,0; Н 10,4 - 10,1; И 3,4 - 3,8. ОднакоЛ,фф, у этих известных композиций составляет всего 5,65, т, е, относительное отклонение эффективного атомного номера для известных композиций от Л,фф, костной биологической ткани100 о - 11,703 - ,6 д 100 о - 52 о,2 11,703 Таким образом эти известные композиции тканеэквивалентны костной биологической ткани с точностью до 52%. Такая точность совершенно недостаточна при создании приборов, моделирующих процессом передачи и накопления энергии в чувствительных объемах облучаемых биологических объектов (костной биологической ткани) в микродозиметрии и радиобиологии.С целью повышения тканеэквивалентности композиции костной биологической ткани электропроводящая полимерная композиция, содержащая полиолефин, технический углерод (сажу) и меламин, дополнительно содержит апатит, закись меди и капролактам при следующем соотношении компонентов, вес. %:Полиолефин 37,11 - 37,31 Технический углерод(сажа) 19,56 - 19,76Меламин 4,00 - 4,20 Апатит 19,09 - 19,29 Закись меди 3,74 - 3,94 Капролактам 15,90 - 16,10 Предлагаемая композиция имеет следующий элементарный состав, вес. /о: Н 7,0 - 7,2; С 62,7 - 63,0; К 4,6 - 4,8; О 9,8 - 10,0; Р 0,3 - 0,4; Р 3,4 - 3,6; С 1 0,6 - 0,7; Са 7,4 - 7,6; Сц 3,4 - 3,5 и эффективный атомный номер по фотоэффекту (Л,фф. у) 11,69 - 11,73, т. е. относительное отклонение эффективного атомного номера предлагаемой композиции от Л,фф; костной биологической ткани составляетДУ 1000 11 703 - (11 69 - 11 73)У 11,703 Таким образом предлагаемая композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с более высокой точностью (в 260 раз), чем известные композиции и сочетает очень высокую тканеэквивалентность с хорошей электропроводностью и прочностью.Предлагаемая композиция также обладает следующими свойствами:Удельное объемное электрическое сопротивление(р ), ом см 8 6.10 2 5.104Удельное поверхностноеэлектрическое сопротивление (рз), ом 1,2 10 - 5,3 10 510 5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Разрушающее напряжение при растяжении(о), кгс/см 40 - 145Относительное удлинениепри разрыве, (е), % 0 - 30 В качестве полиолефина могут быть использованы, например, полиэтилен низкой и высокой плотности, сополимер этилена с пропиленом или альфабутиленом, или смесь полиэтилена с полиизобутиленом. В качестве апатита используют смесь солей Са(РО 4) , СаГ СаС.Предлагас мая ткансэквивалснтная электропроводящая полимерная композиция может оыть получена путем смешения компонентов прн повышенных температурах, например на вальцах, в смесителях тяжелого типа и в экструдерах.Пример 1. 37,11 вес. % полиэтилена низкой плотности, 19,56 вес, /о технического углерода (печной сажи), 4,2 вес. о/о меламина, 19,29 вес, /о апатита, 3,94 вес. /о закиси меди и 15,9 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 140 С в течение 20 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 - 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 170 в 1 С с последующим их дроблением на роторной дробилке, Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: р 8= =1,4 10 Ом и р =9,5 10 Ом см при температуре 20+ 3 С и ор -- 60 кгс/см,Элементарный состав композиции, вес. /о. Н 7,0; С 62,7; И 4,6; О 10,0; Р 0,3; Р 3,6; С 0,7; Са 7,6; Сц 3,5.ЬУкомпозиции составляет (0,2%, т, е композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2 О/О,После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии рз и р практически не изменились, равняясь соответственно 1,6 10 Ом и 1,0 10 з ОПример 2. 37,31 вес. полиэтилена низкой плотности, 19,76 вес, о/о технического углерода (ацетиленовой сажи), 4,0 вес. % меламина, 19,09 вес. % апатита, 3,74 вес. закиси меди и 16,1 вес. о/, капролактама смешивают на вальцах при температуре 140 С в течение 20 миндо образования гомогенного полотна, Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 - 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 170 - 190"С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства; рз=5,3 10 Ом и рч= =2,5 104 Ом см при температуре 20-+3 С и о=40 кгс/см.Элементарный состав композиции, вес. %: Н 72; С 630; Х 48; О 98; Г 04; Р 34; С 1 0,6; Са 7,4; Сц 3,4,665593 10 15 20 25 30 35 4045 50 55 60 65 ЬЛкомпозиции составляет (0,2 О/о, т. е, композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии рв и р практически не изменились, равняясь соответственно 6,0 104 Ом и 3,0 104 Ом см.Прим.ер 3. 37,21 вес. % полиэтилена высокой плотности, 19,66 вес, % технического углерода (печной сажи), 4,1 вес, % меламина, 19,19 вес, % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес, % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 - 40 мм и затем эКструдируют в виде прутков притемпературе 180 - 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз=1,5 10 Ом и р -- 9,2 10 Ом см при температуре 20+.+ 3 С и ор -- 117 кгс/см.Элементарный состав композиции, вес. %: Н 7,1; С 62,8; М 4,7; О 9,8; Г 0,3; Р 3,6; С 1 0,7; Са 7,6; Сц 3,4.композиции составляет (0,2 О/о, т. е.2композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии рз и рч практически не изменились, равняясь соответственно 1,8 10 Ом и 1,010 Ом см. Пример 4. 27,21 вес. % полиэтилена высокой плотности, 10 вес. % полиизобутилена, 19,66 вес. % технического углерода (ацетиленовой сажи), 4,1 вес. % меламина, 19,19 вес, % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного полотна, Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 в -40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 - 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз=1,2 10 Ом и р=6,5 -10 Ом см при температуре 20+3 С, ор= =53 кгс/см и в=30%.Элементарный состав композиции,вес. %: Н 7,2; С 62,9; Х 4,6;09,9; РО,З;Р 3,5; С 1 0,6; Са 7,5; Сц 3,5.Ь 2композиции составляет (0,2%, т. е.2композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2% . После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии ра и рч практически не изменились, равняясь соответственно 1,0 10- Ом и 6,0 10 Ом см. 6Пример 5, 37,21 вес. % сополимера этилена с пропиленом (соотношение 95: 5 по весу), 19,66 вес. % технического углерода (печной сажи), 4,1 вес. % меламина, ,19,19 вес. % апатита, 3,84 вес. % закиси меди и 16 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 - 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 - 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке, Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства; рз=1,2 10 Ом и рт =8,6 10- Ом см при температуре 20+3 С и бр -- 145 кгс/см.Элементарный состав композиции, вес, %: Н 7,1; С 62,8; И 4,7; О 9,8; Р 0,4; Р 3,6; С 1 0,7 Са 7,5; Сц 3,4.ЬЕ2композиции составляет(0,2%, т. е. композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%.После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии р и р практически не изменились, равняясь соответственно 9,9 10 Ом и 8,010 Ом см.П р и м е р 6. 37,21 вес, % сополимера этилена с а-бутиленом (соотношение 98: 2 по весч), 19,66 вес. % технического углерода (печной сажи), 4,1 вес, % меламина, 19,19 вес. % апатита, 3,84 вес, % закиси меди и 16 вес. % капролактама смешивают на вальцах при температуре 160 С в течение 20 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30 - 40 мм и затем экструдируют в виде прутков при температуре 180 - 190 С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: рз=1,7 10 Ом и р =9,8 10 Ом см при температуре 20-3 С и бр - 140 кгс/см.Элементарный состав композиции, вес, %: Н 7 1; С 62 8; Х 4 7; О 9 8; Р О 4; Р 3 5; С 0,7; Са 7,5; Сц 3,5.композиции составляет( 0,2%, т. е, композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с точностью до 0,2%,После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии рз и рг практически не изменились, равняясь соответственно 1,5 10 Ом и 1,010 Ом см.Предлагаемая электропроводящая полимерная композиция тканеэквивалентна костной биологической ткани с высокой точностью 0,2 О/О), что повышает надежность, качество и точность измерений приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объСоставитель Н. Кулакова Корректор В, йод Техред Н, Заболотнова Редактор Е. Месропова Заказ 2545/4 Изд.601 Тираж 569 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 емах облучаемых биологических объектов (костной биологической ткани). Это имеет большое значение для создания различных средств дозиметрического и радиометрического контроля, проведения различных фан томных и модельных экспериментов в связи с широким использованием радиоактивных веществ в народном хозяйстве, добычей руд, содержащих радиоактивное сырье, а также увеличением количества работ по 10 изучению свойств различных радиоактивных источников.Использование предлагаемой тканеэквивалентной электропроводящей полимерной композиции для указанных целей даст эко номический эффект 37,5 тыс. руб. на 1 т композиции за счет исключения брака при изготовлении изделий и устранения случаев отказа в работе приборов. Формула изобретения Тканеэквивалентная электропроводящаяполимерная композиция, содержащая полиолефин, технический углерод и меламин,отличающаяся тем, что, с целью повышения тка неэквивалентности композициикостной биологичеекой ткани, композициядополнительно содержит апатит, закись меди и капролактам при следующем соотношении компонентов, вес. %:Полиолефин 37,11 - 37,31Технический углерод 19,56 - 19,76Мела мин 4,00 - 4,20Апатит 19,09 - 19,29Закись меди 3,74 - 3,94Капролактам 15,90 - 16,10Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Нага 10 Н. Козз 1, Ст. Га 111 а, Хис 1 еоп 1 сз,1956, ч. 14,2, р, 32.2, 1,-С, й, 1.1, 1956, ЯВЬ, НапдЬооК 62,Юаз 111 пфоп, 1957.3. Авторское свидетельство СССР376400, кл. С 081. 23/06, 1971.