DE1494024B2 - Verwendung von Polymerisationsprodukten ungesättigter Verbindungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Polymerisationsprodukten ungesättigter Verbindungen zum Schutz gegen bei atomaren Umwandlungsprozessen auftretende Strahlungen.

Eine derartige Verwendung ist aus dem Buch »Grundzüge der Strahlenschutztechnik« von Thomas Jaeger, Springer-Verlag, Berlin, 1960, S. 171 bis 172, bekannt.

Es ist ferner bekannt, Körper, die gegen Hitze und Strahlungseinwirkung geschützt werden sollen, mit isolierend wirkenden Materialien zu umgeben, welche sowohl anorganischer als auch organischer Natur sein können. Letztere können hierbei sowohl in Form von Schäumen oder auch-kompakten Massen, die gegebenenfalls mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden, zur Anwendung kommen.

Bei Schutzschichten '.auf Basis von verschäumten Kunststoffen beruht die Schutzwirkung vorwiegend auf der geringen Wärmeleitfähigkeit der in den Poren des Schaumstoffes eingeschlossener Gase, wobei jedoch die organische Substanz unter der Hitzeeinwirkung entweder verbrennt oder so verschmort, daß die Schaumstruktur und damit die Schutzwirkung alsbald weitgehend zusammenbricht.

Die Schutzwirkung kompakter organischer Isolierschichten beruht auf der geringen Wärmeleitfähigkeit der organischen Substanz und in besonderen Fällen darauf, daß große Wärmemengen, wie sie beispielsweise beim Wiedereintritt einer Raketenspitze in die Atmosphäre auftreten, bei der Verdampfung und Dissoziation des organischen Materials abgeführt werden.

Zum Schutz gegen die bei Atomumwandlungsprozessen frei werdenden Strahlungen sind derartige Schutzschichten im allgemeinen wenig geeignet. Man wählt hierzu vor allem massive Beton-, Stahl- oder Bleiwände. Auch sind dicke Wasserschichten ein wirkungsvoller Schutz gegen solche Strahlung.

Aus dem obengenannten Buch ist es bekannt, Polyäthylen als festes Neutronenabschirmungsmaterial zu verwenden. Wie jedoch beispielsweise aus »Chemie und Technologie der ε Kunststoffe« von R. H ο uwi η k, 4. Auflage, 1963, Bd. 2, S. 185 bis 186, hervorgeht, ist die Strahlungsbeständigkeit von Polyäthylen unzureichend.

Aus der österreichischen Patentschrift 217 591 ist es bekannt, als Strahlungsschutz Polymerisationsprodukte zu verwenden, die aus polymerisierbaren ungesättigten Verbindungen bestehen, in denen Metallsalze dispergiert enthalten sind. Zu diesem Zweck werden in einen Hohlkörper Teilchen aus Polyäthylen, Polyestern, Polystyrol oder Epoxidharzen in Form von Stangen, Kugeln, Stäben oder Schrauben eingebracht und die Zwischenräume zwischen den Teilchen mit einer flüssigen oder zumindest während der Zugabe flüssigen Phase ausgefällt. Die festen Teilchen oder die zumindest während der Zugabe flüssige Phase oder beide Phasen können neutronenabsorbierende Materialien wie Bor-, Cadmium- oder Bleiverbindungen bzw. -Salze in dispergierter Form enthalten.

Das geschilderte Verfahren besitzt verschiedene Nachteile. Bei Verwendung einer nicht erhärtenden flüssigen Phase, beispielsweise Wasser, ist stets ein zusätzlicher Mantel erforderlich. Es ist weiterhin nicht möglich, verschieden große Mengen an flüssiger Phase gleichmäßig mit einer vorgegebenen Menge an Kunststoff zu vermischen.

Aus der Zeitschrift »Electronics«, Bd. 33, 1960, 22. April, S. 69 bis 72, ist die Verwendung von Styrol enthaltenden Polymerisationsprodukten als Strahlungsschutz bekannt. Hierbei wird festgestellt, daß anorganische Materialien strahlungsbeständiger sind als organische Polymere.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, die Strahlungs- und Hitzebeständigkeit von organischen Polymerisationsprodukten zu verbessern.

ίο Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Polymerisationsprodukte durch Polymerisation in umgekehrter Emulsion erhalten worden |und gleichzeitig zum Schutz gegen Hitzeeinwirkung verwendbar sind. Die demgemäß zu verwendenden Polymerisationsprodukte werden durch Polymerisation oder Copolymerisation einer umgekehrten Emulsion, d. h. der Suspension einer wäßrigen Phase in einer polymerisierbare oder copolymerisierbare ungesättigte Verbindungen enthaltenden »Ölphase« erhalten.

Eine derartige auspolymerisierte umgekehrte Emulsion stellt einen Block oder auch Film dar, der sich trocken anfühlt und dessen Festigkeit in weiten Gren- _ zen durch geeignete Auswahl der Monomerenkompo- (j nenten des zu polymerisierenden Systems variiert werden kann.

Die Polymerisationsprodukte können bei normaler Arbeitsweise, bezogen auf organische Substanz, bis etwa 1500 Volumprozent Wasser, unter vorsichtiger Arbeitsweise jedoch bis etwa 3000 Volumprozent enthalten. Das Wasser befindet sich hierbei innerhalb der Poren der auspolymerisierten umgekehrten Emulsion. Diese ist vor der Polymerisation gieß- bzw. streichfähig und kann daher als Schutzanstrich, als Schutzumguß, in Form von Schutzschilden und Deckwänden mit oder ohne Verstärkungselementen oder als den zu schützenden Körper umgehende Schutzform beliebiger Formgebung und Wandstärke eingesetzt werden.
Als polymerisierbare organische Verbindungen können für die oben beschriebene Verwendung beliebige organische Verbindungen, die mindestens eine polymerisierbare Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthalten, eingesetzt werden, sofern sie den zu verwendenden umgekehrt wirkenden Emulgator zu lösen ß.

vermögen und mit der wäßrigen Phase ein zweiphasiges System bilden können.

Derartige ungesättigte Verbindungen sind beispielsweise Vinylaromaten, wie Styrol, Chlorstyrol, Divinylbenzol; Vinylaliphaten, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Isopren; Vinylester wie Vinylchloracetat, Vinylpropionat oder -acetat; Acrylsäure bzw. Methacrylsäure und -derivate wie Acrylnitril, Chloracrylnitril, Acrylsäuremethyl- oder -butylester bzw. die entsprechenden Methacrylsäureester, Glykoldimethacrylat; ungesättigte Ester wie Triallylphosphat, Maleinsäurecyclohexylhalbester, ungesättigte Heterozyklen wie Triacrylyl-s-triazin, Triallylcyanurat oder ungesättigte Polyester wie z. B. Maleinsäure-Glykol-Polyester oder Kombinationen dieser und weiterer polymerisierbarer Verbindungen, ferner halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Polyhalogencyclopentadiene, polyhalogenierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. solche vom Typus des Trichlorfluoräthylens, kern- bzw. seitenkettenhalogenierte Styrole, phosphorhaltige polymerisierbare Verbindungen und andere. Mit Wasser werden nicht homogen mischbare Monomere bzw. Monomerengemische verwendet, obwohl grundsätz- ·. lieh auch Monomere zur Anwendung kommen können, j

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die, wie ζ. B. Acrylnitril, zwar eine gewisse Wasser- der ungesättigten in der Ölphase enthaltenden Ver-

löslichkeit aufweisen, aber dennoch in der Lage sind, bindungen bewirkt und läßt sich durch Wahl ge-

ein Zweiphasensystem mit Wasser zu bilden. eigneter Aktivierungssysteme oder polymerisierbarer

Die polymerisierbaren ungesättigten Verbindungen Verbindungen bzw. deren Kombination erreichen, sollen in der Ölphase in Mengen von 5 bis 100 Ge- 5 So sind die Aktivierungssysteme Persulfat-Pyrosulfit wichtsprozent, bevorzugt 50 bis 100 Gewichtsprozent, oder Peroxyd-Dimethylanilin bzw. Peroxyd-Cobaltenthalten sein bzw. dieselbe darstellen. Der restliche naphthenat beispielsweise gut geeignete, bei Raum-Anteil der Ölphase kann aus nicht polymerisierenden, temperatur aktivierende Systeme. Dies gilt vor allem gegebenenfalls nicht oder schwer brennbaren Sub- in Verbindung mit sogenannten Polyesterharzen, stanzen, etwa Trikresylphosphat oder etwa den Poly- io z. B. Gemischen von Styrol mit wechselnden Mengen merisationsprozeß nicht störenden metallorganischen Maleinsäure-Glykol-Polyester. Auf diese Weise erhält Verbindungen bestehen. man vernetzte Polymerisate.

Als Hilfsmittel zur Herstellung der umgekehrten Es ist eine spezielle Eigenschaft der umgekehrten

Emulsion eignen sich grundsätzlich alle Emulgatoren, Emulsionen polymerisierbarer ungesättigter Verbin-

die zur Herstellung einer Wasser-in-Öl-Emulsion der 15 düngen, daß sie nicht nur mit monomerenlöslichen,

zur Polymerisation zu bringenden Ölphase verwendbar sondern durch mit nicht monomerenlöslichen, also

sind. Beispielhaft seien hierfür genannt: wenig hydro- lediglich in der wäßrigen Phase löslichen Aktivatoren,

phile Fettsäuresalze, d. h. insbesondere Erdalkalisalze etwa dem System Persulfat—Pyrosulfit, zur PoIy-

langkettiger Fettsäuren bzw. derartige Fettsäuren merisation gebracht werden können. Dies ist von

selbst, wie beispielsweise Mg-Oleat, Hexadecylnatrium- 20 Vorteil bei der Handhabung der umgekehrten Emul-

phthalat oder Maleinsäurestenolhalbester, ferner Fett- sion, der man auf diese Weise den Aktivator erst beim

säureester, insbesondere solche von Zuckern, wie z. B. Einrühren der letzten Wasseranteile zuzumischen

Sorbitanmonooleat, Saccharose-mono- oder -dilaurat braucht und dadurch gießfähige umgekehrte Emul-

bzw. -stearat. sionen erhält, die zwar noch nicht während des

Für die Herstellung umgekehrter Emulsionen bereits 25 Emulgierprozesses, wohl aber bald darauf erhärten,

benutzte nichtionische Emulgatoren oder hochmole- In gießfähigem Zustand läßt sich die umgekehrte

kulare Substanzen sind in vorliegenden Fällen gleich- Emulsion wie beim Betonguß in vorgefertigte Formen

falls verwendbar. Beispielhaft seien genannt: Cyclo- eingießen, auf der Oberfläche des zu schützenden

kautschuk oder Hydroxyl- bzw. freie Carboxyl- Körpers aufgießen oder auf streichen; selbstverständ-

gruppen tragende Polymerisate. Des weiteren können 30 lieh ist auch eine nachträgliche Bearbeitung von Roh-

Pfropfpolymerisate von Vinylverbindungen auf wasser- lingen möglich.

lösliche oder hydrophile Substanzen, wie z. B. Prof- Zur Erhöhung der Festigkeit des späteren wasser-

polymerisate von Styrol und ähnlichen Vinylmono- haltigen Polymerisats können der umgekehrten Emul-

meren auf Stärke verwendet werden. sion die verschiedensten Füllstoffe anorganischer oder

Als Emulgatoren besonders geeignet sind Poly- 35 organischer Natur, z. B. fasrige Materialien, wie

merisate, die in an sich bekannter Weise durch Perlongewebe oder Glasfasern, Asbestfasern eia-

Pfropfung von polymerisierbaren Vinylverbindungen gemischt werden. Es können natürlich auch sonstige

wie Styrol, Vinylestern, Acrylaten oder Methacrylaten Versteifungen, etwa eingegossene Träger oder Streben

auf an den Endgruppen substituierte oder unsub- gewählt werden.

stituierte Polyalkylenoxyde, insbesondere Polyäthylen- 40 Die Oberfläche der Schutzverkleidung gemäß der

oxyd, darstellbar sind. Gleichfalls sehr gut eignen sich oben beschriebenen Verwendung kann durch einen

Umsetzungsprodukte von Fumar- oder Maleinsäure- geeigneten Oberflächenschutz, etwa durch nachträg-

Copolymerisaten bzw. Halbester-Copolymerisaten liehen Anstrich mit Polymerisatemulsionen, die einen

dieser Säuren mit Alkylenoxyden, die ebenfalls nach weitgehend wasserundurchlässigen Polymerisatfilm zu

an sich bekannten Verfahren zugänglich sind. 45 bilden vermögen, oder durch wasserundurchlässige

Zur Darstellung der Emulsionen vom Typ Wasser- Lacke, z. B. auf Siliconharzbasis, vor unerwünschter in-Öl wird der umgekehrt wirkende Emulgator in der Verdunstung des in den Poren der polymerisierten Ölphase gelöst und die Wasserphase sodann anteil- umgekehrten Emulsion eingeschlossenen Wassers beweise eingerührt. wahrt werden.

. Der Wassergehalt der umgekehrten Emulsionen 50 Die besondere Schutzwirkung bei der oben be-

soll zwischen 10 und 10000 Volumprozent, bevorzugt schriebenen Verwendung beruht zunächst auf der

100 bis 5000 Volumprozent, bezogen auf organische relativ geringen Wärmeleitfähigkeit des polymeri-

Substanz, betragen. Die Wasserphase kann gegebenen- sierten, wasserhaltigen Materials. Sodann ist es auf

falls auch noch Festsubstanzen, etwa Graphit, suspen- Grund seines außerordentlich hohen Wassergehaltes

diert oder andere lösliche Stoffe, etwa Bleiacetat oder 55 völlig unbrennbar, dieser Effekt kann zudem durclj

Persulfate gelöst enthalten, um spezielle Effekte in schwer brenn- und entflammbare beizufügende Stoffe

bezug auf die Aktivierung der Polymerisation, die erhöht werden.

Festigkeit des Polymerisates oder seine Schutzwirkung Eine spezifische Schutzwirkung kommt jedoch dem

zu erzielen. Wasser zu, das sich in der Schutzverkleidung gemäß

Die Polymerisation der umgekehrten Emulsion 60 der oben beschriebenen Verwendung befindet: Auf

wird bevorzugt radikalisch unter Verwendung von Grund seiner hohen spezifischen Wärme und seiner

wasser- oder monomerenlöslichen Aktivatoren bzw. hohen Verdampfungswärme (gegebenenfalls auch

deren Kombination bei Temperaturen zwischen —10 seiner hohen Dissoziationswärme) entzieht es dem auf

und +10O⁰C durchgeführt. das zu schützende Objekt einwirkenden Hitzestoß

Als besonders geeignet für die oben beschriebene 65 große Wärmemengen. Weil die Schutzschicht ferner

Verwendung erweisen sich bei Raumtemperatur aus- ein relativ geringes Wärmeleitvermögen besitzt und

härtende umgekehrte Emulsionen. Das Aushärten der eine Feinstruktur wassergefüllter isolierter Bläschen

umgekehrten Emulsion wird durch die Polymerisation aufweist, wird sie bei Einwirkung des Hitzestoßes

stets nur in dünnsten Schichten abgetragen und unwirksam. Auf diese Weise hat die Schutzverkleidung bereits unmittelbar unter den der Hitzeeinwirkung ausgesetzten Oberflächenschichten Temperaturen, die maximal im Bereich der Siedetemperatur des Wassers liegen, so daß sie selbst einer längeren intensiven Hitzeeinwirkung zu widerstehen vermag und auf diese Weise eine ausgezeichnete Schutzwirkung entfaltet.

Es ist andererseits auch möglich, derartige auspolymerisierte umgekehrte Emulsionen in granulierter Form zur Brandbekämpfung heranzuziehen.

Weiterhin ist die oben beschriebene Verwendung von großem Interesse als wirksamer Schutz gegen andere als Wärmestrahlung. So stellt eine ohne Schwierigkeiten in Dicken von mehreren Metern zu bemessende Schicht aus einer wasserhaltigen auspolymerisierten umgekehrten Emulsion einen recht wirksamen, gewichtsmäßig leichten und ohne Aufwand besonderer technischer Hilfsmittel rasch zu erstellenden Schutz gegen radioaktive Strahlung dar, wie sie in der Nähe von radioaktiven Prozessen, bei Reaktoren oder Atomexplosionen auftritt.

Es ist darüber hinaus jedoch möglich, diese bereits erhebliche Schutzwirkung noch weiter zu verstärken, indem der zu polymerisierenden umgekehrten Emulsion schweres Wasser, Graphit oder Schwermetallsalze oder gegen Strahlung schützende Füllstoffe einverleibt werden.

Mit Hilfe der oben beschriebenen Verwendung lassen sich Schutzwirkungen gegen Hitze- und Strahlungsschäden erzielen. Die oben beschriebene Verwendung kann beispielsweise wirksam eingesetzt werden zur Lösung des Problems des Wiedereintritts von Raketen in die Atmosphäre, zur raschen Errichtung von Bunkern und Unterständen zum Schutz gegen atomare Einwirkungen. Es kann unter anderem im Reaktorbau und bei der Erstellung von billigen Schutzvorrichtungen gegen die heißen Abgase von Triebwerken Anwendung finden. Bei der Bekämpfung von Brandherden ermöglichen Schutzschichten gemäß der oben beschriebenen Verwendung auf tragbaren Unterlagen eine weitgehende Annäherung an den Brandherd.

Die in den nachstehenden Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, sofern nicht anders vermerkt.

Beispiel 1
Emulgator

Man polymerisiert ein Gemisch von 1 Teil Styrol,

1 Teil Methanol, 1 Teil Polyäthylenoxyd vom Molgewicht 1500 und 0,01 Teil Benzoylperoxyd im Autoklav bei 90⁰C. Das entstandene Polymerisat wird von nicht umgesetzten Ausgangsstoffen und Lösungsmittel abfiltriert und dient für die weiteren Versuche als umgekehrt wirkender Emulgator.

Polymerisat

Man stellt nun eine Lösung von 5 Teilen des Emulgators und 10 Teilen Maleinsäure-Glykol-Polyester (Molgewicht etwa 3000) in 90 Teilen Styrol her und rührt 900 Teile Wasser langsam ein, wobei sich eine umgekehrte Emulsion bildet. Danach wird in gleicher Weise eine frisch bereitete Lösung von 1 Teil Kaliumpersulfat und 1 Teil Natriumpyrosulfit sowie

2 Teilen Natriumacetat in 100 Teilen Wasser eingerührt. Die dickflüssige umgekehrte Emulsion wird nun einmal in eine Hohlform gegossen und erhärtet dort im Laufe von 10 bis 20 Stunden. Ein anderer Teil der Masse wird auf ein aufgerauhtes Holzbrett zu einer etwa 2 cm dicken Schicht gegossen und erhärtet dort unter Ausbildung einer nicht klebenden Oberfläche.

Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit können der fertigen umgekehrten Emulsion noch 20 Teile 2,5 cm lang geschnittener Glasfasern zugesetzt werden.

Prüfung

Die im Beispiel 1 in der Hohlform gegossene Platte hat eine Dicke von 4 cm. Vor die Platte wird ein Leuchtgasgebläse gestellt und unmittelbar auf der der Flamme zugekehrten Fläche der Platte ein Thermoelement angebracht. Mittels einer Bohrung wird ein weiteres Thermoelement so in das Innere der Platte gebracht, daß es durch eine 1,5 cm starke Schicht der erhärteten umgekehrten Emulsion von der Gebläseflamme getrennt ist. Ein drittes Thermoelement befindet sich unmittelbar hinter der Gebläseflamme auf der Rückseite der Platte, nunmehr wird das Gebläse angestellt und die Temperatur an den Meßstellen beobachtet. Zunächst zeigt das erste Element eine Flammentemperatur von 1200⁰C, während die beiden anderen Meßstellen Raumtemperatur anzeigen. Nach 7 Minuten Gebläseeinwirkung zeigt das in die Platte eingelassene Thermoelement 5O⁰C an, das auf der Plattenrückseite angebrachte noch Raumtemperatur. Der Versuch wird nunmehr unterbrochen und die Platte in Richtung der Gebläseflamme aufgespalten. Es zeigt sich, daß die Flamme eine Brandmulde von 1,2 cm in die Plattenoberfläche eingebrannt hat. Die isolierende Schicht zwischen der 1200⁰C heißen Flamme und dem 50⁰C anzeigenden Meßelement betrug demnach 0,3 cm. Unterhalb einer etwa 0,1 bis 0,2 mm dicken Schicht, die von der Gebläseflamme bespült wurde, lassen sich keinerlei Struktur- oder Festigkeitsänderungen des Plattenmaterials feststellen.

Beispiel2

Man stellt eine Lösung von 3 Teilen des umgekehrt wirkenden Emulgators (nach Beispiel 1) in 100 Teilen Methylmethacrylat her und setzt 0,01 Teil Azodiisobutyronitril zu. Sodann werden 600 Teile Wasser eingerührt. Die umgekehrte Emulsion wird in einer Form zu Platten gegossen und bei 60° C in 10 Stunden gehärtet. Die entstandenen Platten fassen sich trocken an. Auf einer derartigen Platte mit einer Schichtdicke von 5 cm wird die Flamme eines Schweißbrenners so gerichtet, daß ihr heißester Teil die Plattenoberfläche bestreicht. Das Plattenmaterial brennt nicht, unmittelbar nach dem Entfernen der Gebläseflamme kann die erhitzte Stelle mit der Hand berührt werden, ohne daß man eine übermäßige Erhitzung der Plattenoberfläche spürt. Die Platte wird erst nach 8 Minuten von der Flamme des Schweißbrenners durchgebrannt.

Gemäß einer Variante der vorliegenden Arbeitsweise können die Kunststoffplatten zwecks Herabsetzung von Verdunstungsverlusten bei Aufbewahrung über längere Zeit noch mit einem Lacküberzug versehen werden, beispielsweise indem man die gegossenen Platten nach 30 Minuten Trocknungszeit bei 25° C mit einem Chlorkautschuklack-Anstrich versieht.

Beispiel 3

In Abänderung der Verfahrensweise des Beispiels 2 können gleichermaßen entsprechend Polymerisate in

umgekehrter Emulsion hergestellt werden, indem an Stelle des im Beispiel 2 aufgeführten Wassers

a) ein zu 30 °/o mit D₂O angereichertes Wasser oder >b) eine bei Raumtemperatur gesättigte Bleiacetatlösung . verwendet werden.

Im ersteren Falle verläuft die Herstellung des Polymerisates in vollkommen ^analoger Weise, während sich im zweiten Fall die zur Aushärtung erforderliche Zeit etwa verdreifacht. .

Hinsichtlich Flamm- und Hitzeeinwirkung zeigen die so erhaltenen Polymerisate praktisch etwa das gleiche Verhalten wie in: vorstehendem Beispiel 2, der besondere Vorteil der dieserart hergestellten Polymerisate liegt in der erhöhten Schutzwirkung gegenüber Strahlungen aus atomaren Zerfallsprozessen.

Aus einem nach Beispiel! hergestellten Polymerisatblock wird eine 5,5,-mm dicke Platte gesägt.

Auf die Plattenoberfläche wird eine Leuchtgasgebläseflamme gerichtet, die Flammentemperatur vor der Plattenoberfläche und die Temperatur auf der Rückseite der Platte hinter der Flamme werden mit Thermoelementen gemessen.

Der gleiche Versuch wird zu Vergleichszwecken mit einer Asbestplatte genau gleicher Abmessungen wiederholt. Die Meßergebnisse zeigt die folgende Tabelle.

Zeit	FlammeüT	Polimerisat rückseitige	Asbest rückseitige
	IClUpCiillUr	Temperatur	Temperatur
0 Minuten....	1150°C	22° C	22° C
1,0 Minute ...	1150°C	40° C	100° C
1,5 Minuten ..	1150°C	55° C	200° C
2,0 Minuten ..	115O0C	65° C	450° C
2,5 Minuten ..	1150°C	80° C	—
3,0 Minuten ..	1150°C	90° C	—

Die Messungen zeigen klar die im Vergleich zu Asbest erheblich bessere Hitzeabschirmung des Polymerisationsproduktes.

Beispiel 4

Man löst bei 200° C 42 Teile MgO in 300 Teilen ölsäure und verwendet die entstandene Masse als umgekehrt wirkenden Emulgator in folgender Rezeptur, wobei im einzelnen wie unter Beispiel 1 verfahren wird:

Styrol 128 Teile

Maleinsäure-Glykolpolyester .... 22 Teile

Emulgator 7,5 Teile

H₂O 600 Teile

Ammonium-Persulfat 3 Teile

Natriumpyrosulfit 3 Teile

Triäthanolamin 2 Teile

Nach der Polymerisation hat das Material die gleichen Eigenschaften als Hitze- oder Strahlungsschutz wie das unter Beispiel 1 erhaltene.

Probekörper der nach vorliegendem Beispiel hergestellten und auspolymerisierten Emulsionen werden in Schichtdicken von 5, 10, 20 und 30 cm der Bestrahlung einer Am - Be - Neutronenquelle (Quellstärke 2,09 · 10⁷-n/s) unterworfen. Das relative Dosisleistungsäquivalent der Neutronen wird mit einem modifizierten Dosimeter nach Andersen und Braun in Abhängigkeit von der Dicke des Abschirmmaterials in einem Abstand von 40 cm von der Strahlungs-

quelle gemessen. In der Tabelle sind die Dosisleistungsbeseitigungsquerschnitte ε sowie die relativen Dosisleistungsäquivalente nach Icm Schichtdicke angegeben. Zum Vergleich sind die Werte von Beton angeführt.

Polymerisat nach
Beispiel 4

Beton

0,100
0,071

Relative
Dosisleistungsäquivalente

nach
5 cm 10 cm I 20 m I 30 cm

0,95
0,90

0,47
0,62

0,17
0,30

Das Dosisleistungsäquivalent wird in rem/h gemessen. Dosisleistungsbeseitigungsquerschnitt = 1 bedeutet Adsorption aller Neutronen.

Aus der Tabelle geht eindeutig hervor, daß die Polymerisate gegenüber Beton einen höheren Dosisleistungsquerschnitt, d. h. höhere Adsorption der Neutronen bzw. vor allem bei größeren Schichtdicken ein wesentlich niedrigeres Dosisleistungsäquivalent, was ebenfalls einer höheren Adsorptionsfähigkeit des betreffenden Stoffes entspricht, besitzen.

Beispiel 5

Zur Erhöhung der Schutzwirkung gegen Neutronen ist es bekannterweise vorteilhaft, dem Protonen enthaltenden Schutzmaterial Bor einzuverleiben. Dies gelingt, wenn man z. B. nach folgender Rezeptur arbeitet:

Styrol 130,5 Teile

Maleinsäure-glykol-butylenglykol-Polyester (Molgewicht 2500) .. 21 Teile

Emulgator nach Beispiel 1 7,5 Teile

Wasserphase 600 Volumteile

Ammoniumpersulfat 3 Teile

Natriumpyrosulfit 3 Teile

Triäthanolamin 2 Teile

Zusammensetzung der Wasserphase

Borsäure 200 g

Wasser 410 g

konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung 90 g

Die analog Beispiel 1 hergestellte umgekehrte Emulsion erhärtet bei Raumtemperatur und stellt ein Material dar, das besonders zum Schutz gegen Neutronenstrahlung geeignet ist.

Probekörper einer nach vorliegendem Beispiel hergestellten und auspolymerisierten umgekehrten Emulsion werden in Schichtdicken von 5, 10, 20 und 30 cm Bestrahlung einer Am-Be-Neutronenquelle unterworfen, wobei die Versuchsbedingungen die gleichen sind, wie im Beispiel 5 angegeben.

35

40

45

Polymerisat nach
Beispiel 5 ....,

Beton

0,111
0,071

Relative
Dosisleistungsäquivalente

nach
5 cm ! 10 cm I 20 cm I 20 cm

0,77
0,90

0,44
0,62

0,15
0,30

0,048 0,15

Aus der Tabelle geht eindeutig hervor, daß die Polymerisate gegenüber Beton einen höheren Dosis-

009 547/134

ίο

leistungsquerschnitt, d. h. höhere Adsorption der Neutronen bzw. vor allem bei größeren Schichtdicken ein wesentlich niedrigeres Dosisleistungsäquivalent^ was ebenfalls einer höheren Adsorptionsfähigkeit des betreffenden Stoffes entspricht, besitzen.

Beispiele 6a und 6b

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Verwendung von Polymerisaten, die durch Polymerisation umgekehrter Emulsionen mit einer Phosphorsäure enthaltenden Wasserphase erhalten worden sind.

ölphase

Styrol

Polyester aus

1 Mol Maleinsäureanhydrid, 1 Mol Phthalsäureanhydrid, 1 Mol 1,2-Propylenglykol und 1 Mol 1,3-ButyIglykol (Molgewicht etwa 5000)

Emulgator

Divinylbenzol

Wasserphase

Phosphorsäure 20%ig

Phosphorsäure 30°/₀ig

Kaliumpersulfat

Natriumpyrosulfit

a) Teile

85

5 15

600

2 2

b) TeUe

85

15 5

600 2 2

30 Die in der Rezeptur angegebene Ölphase wird vorgelegt und die Wasserphase, in der das Pyrosulfit erst unmittelbar vor der Verwendung gelöst wurde, langsam eingeführt. Die steife bis sahnige umgekehrte Emulsion härtet bei 40 bis 60⁰C über Nacht aus. Aus dem Material geschnittene Platten brennen auch nach weitgehendem Austrocknen nicht, im Gegensatz zu ausgetrockneten phosphorsäurefreien Polymerisat-, platten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verwendung von Polymerisationsprodukten ungesättigter Verbindungen zum Schutz gegen bei atomaren Umwandlungsprozessen auftretende Strahlungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisationsprodukte durch Polymerisation in umgekehrter Emulsion erhalten wurden und gleichzeitig zum Schutz gegen Hitzeeinwirkungen verwendbar sind.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisationsprodukte zwischen 10 und 5000 Volumprozent Wasser, bezogen auf organische Substanz, enthalten.

3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomerenphase vor der Polymerisation der Polymerisationsprodukte aus einem Gemisch von Styrol und mit Styrol copolymerisierbaren ungesättigten Verbindungen besteht.

4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Polymerisationsprodukte die wäßrige Phase der umgekehrten Emulsion Metallsalze enthält.