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氚(T)是一种重要物资,被作为特殊能源材料或灵敏检测手段,应用于工业、医学和水文等核心领域。在氚工艺中不可避免的会造成一定量氚的泄露,进而有可能会以氚水(HTO)的形式被人体吸入,造成对人的内辐射伤害。但现有的氚防护手套箱、氚防护服并不特别理想,因此研制低氚渗透,性能优异的氚防护材料具有很现实的意义。 以溴化丁基橡胶(BIIR)为基体材料,通过溶解、乳化、回收溶剂和浓缩等工艺制备溴化丁基橡胶胶乳(BIIRL)。通过激光粒度分析、热重分析、力学测试和渗透率测试等对其结构形态和宏观性质进行全面研究。改变乳化速率和乳化时间等工艺参数,研究其对溴化丁基胶乳性能的影响。研究表明:乳化速率为3600r/min,乳化时间为1h,采用复配乳化机可制得粒径为0.145μm,固含量为45%,粘度为265mPa·s,pH为10的性能稳定的溴化丁基胶乳,并在此基础上成功制备出渗透率为3.27×10-13cm3(SPT)cm/cm2·s·Pa的低氚渗透材料。 使用分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛(GCMC)的方法,构建BIIR分子结构,对H2,D2,T2在BIIR中的溶解和扩散行为进行了计算模拟,运用自由体积理论和同位素效应探讨了气体分子在聚合物内的扩散机理,并得出气体的运动轨迹,符合跳跃机制。结果表明:对氢及其同位素而言,质量越小,运动速度越快,在溴化丁基橡胶中的扩散系数越大;三种气体的溶解度系数比较接近;质量最小的H2渗透系数最大,所得渗透系数的模拟值与实验值基本吻合。这为提高材料的阻隔性能提供了一定理论基础,很好的从微观上解释了硫化溴化丁基橡胶比未硫化溴化丁基橡胶对小分子气体在其中渗透的差异性,同时预测硫化溴化丁基橡胶对氚水也有较好的阻隔性能。