ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ
FILTRATION MATERIAL

Изобретение относится к области получения нетканых волокнистых многослойных материалов, которые используются в области охраны окружающей среды, в частности для использования в приборах раздельного измерения концентраций альфа-радиоактивных элементов и изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
Известен фильтрующий материал, выполненный в виде плотной полосы из проклеенных между собой ультратонких перхлорвиниловых волокон разного диаметра: около 7 мкм и 0,5-1,2 мкм. Материал используют в качестве аналитических лент, обеспечивающих высокие точность и чувствительность при анализе аэрозолей, в том числе и радиоактивных (RU 2188693, 10.09.2002).
Недостатком известного материала является его непригодность для измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка из-за объемной фильтрации.
Известен также фильтрующий материал, выполненный в виде ленты, содержащей рабочий слой из подпрессованных перхлорвиниловых волокон диаметром 0,1-0,5 мкм, связующий слой из смеси волокон диаметром 0,1-0,5 мкм и 7-12 мкм и подложку из проклеенных перхлорвиниловых волокон диаметром 7-12 мкм. Материал характеризуется высокой точностью анализа при выполнении спектроскопии альфа-активных частиц за счет высокой эффективности фильтрации частиц, имеющих диаметр 0,15-0,20 мкм (RU 2284846 10.10.2006).
Однако термопрессование рабочего слоя материала вызывает образование дефектов на поверхности из-за нарушения его сплошности, что отрицательно сказывается на эффективности фильтрации.
2
2
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтрующий материал, выполненный в виде, по крайней мере, двухслойной ленты, содержащей подложку и рабочий слой из перхлорвиниловых волокон, и используемый для измерения концентраций альфа-радиоактивных элементов и изотопов методом спектрометрии, отличающийся тем, что рабочий слой ленты состоит из волокон диаметром 0,3-0,5 мкм, а слой-подложка состоит из проклеенных между собой волокон диаметром 5-7 мкм. Из известного фильтрующего материала изготавливают ленты, края которой спекают. Ширина аналитической ленты составляет 50 мм. Масса единицы площади всего слоя ленты равна 3,5 мг/см, а лобового рабочего слоя 0,2 мг/см (RU 2188694, 10.09.2002).
Недостатком известного изделия является малая плотность рабочего слоя, обуславливающая снижение эффективности поверхностной фильтрации и как следствие снижение качества анализа альфа-активных изотопов методом спектрометрии.
Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного фильтрующего материала с поверхностной фильтрацией, предназначенного для измерения концентрации радиоактивных изотопов, который характеризуется малым диаметром волокон и высокой плотностью их упаковки в рабочем слое, а также низким сопротивлением подложки потоку воздуха.
Поставленная задача решается описываемым фильтрующим материалом, содержащим подложку и рабочий слой, в котором рабочий слой выполнен из нановолокон диаметром 100-300 нм, полученных методом электроформования из раствора на основе бутилацетата, содержащего смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука при их массовом отношении (3-10):1 соответственно, с концентрацией раствора 10-15 мас.%, а подложка выполнена из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон.
Рабочий слой материала имеет сопротивление потоку воздуха от 10 до 50 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с.
Фильтрующий материал может быть выполнен в виде аналитических лент или аналитических фильтров, предназначенных для раздельного измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
Диаметр нановолокон рабочего слоя 100-300 нм обеспечивает эффективное улавливание аэрозольных частиц в малом по толщине слое.
Массовое отношение хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука в растворе на основе бутилацетата выбрано равным (3-10):1 для увеличения плотности упаковки нановолокон за счет увеличения их гибкости и повышения адгезии рабочего слоя к подложке.
Ниже приведен конкретный пример получения заявленного фильтрующего материала и изделия из него, а также указаны технические характеристики полученного материала в сравнении с прототипом.
Пример 1
Берется смесь хлорированного поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука в соотношении 4:1, растворяется в бутилацетате при концентрации 12 мас.%. Затем из полученного раствора методом электроформования на подложку из термоскрепленных полипропиленовых микроволокон, раскроенную в виде ленты шириной 50 мм, наносят нановолокнистый материал с диаметром волокон 100-300 нм.
2
Поверхностная плотность рабочего слоя составила 1 г/м при сопротивлении потоку воздуха 35 Па при линейной скорости потока воздуха 1 см/с.
Полученная лента наматывается на катушки, приспособленные для использования в приборах непрерывного контроля аэрозолей типа УДА-1АБ.
В таблице 1 приведены результаты сравнения эксплуатационных характеристик заявляемого фильтрующего материала и прототипа.
Таблица 1
Характеристика
Заявляемый материал
Прототип
Диаметр волокон рабочего слоя, нм
100-300
300-500
Плотность упаковки волокон в рабочем слое, %
15
10
Поверхностная плотность, г/см<sup>2</sup>
1
2
Сопротивление потоку воздуха при линейной скорости потока воздуха 1 см/с, Па
35
20
Толщина рабочего слоя, мкм
4,4
13,3
Эффективность улавливания частиц NaCl диаметром 0,1 мкм при линейной скорости 100 см/с, %
99,7
88,0
Ширина пика Ро-214 по анализу α-частиц, кэВ
490
530
Материал испытан заявителем в ПО «Маяк» и ОАО «Электростальский машиностроительный завод» и на Калининской АЭС для анализа частиц альфа-активных изотопов. Получены положительные заключения.