本发明专利技术提供了一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料及其制备方法，该材料是由以下组分按重量份制备得到的：基体材料20‑200份；防辐射功能助剂100‑800份；纤维增强材料5‑100份；阻燃功能填料50‑150份；加工助剂1‑10份。本发明专利技术制备得到的耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料具有良好的中子和γ射线屏蔽性能及良好的阻燃性能，该材料可以在150‑260℃范围内正常工作，具有优异的耐高温性能，且该材料的平均线膨胀系数较低，说明其具有良好的尺寸稳定性，能够保证中子和γ射线屏蔽性能的稳定性。本发明专利技术制备得到的耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料可在高温环境下作为辐射防护材料使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料及其制备方法，核辐射屏蔽防护
技术介绍
近年来，核能与电离辐射技术在辐射加工、核医学、核工业等领域取得了飞速发展，这极大地促进了人类社会的进步。然而，核技术在给人们带来巨大利益的同时，其产生的各种电离辐射对环境所造成的危害也逐渐被人们所认知。一方面，世界各国制定了相应的法律法规以有效控制并规范电离辐射的安全使用；另一方面，研制性能稳定、安全高效的辐射屏蔽材料保障辐射行业从业人员和公众的健康与安全也已成为本领域亟需解决的技术问题。铅硼聚乙烯屏蔽复合材料是一类重要的屏蔽中子和γ射线的材料，国内外相关的研究机构在其制备和应用方面开展了大量工作。但是，由于聚乙烯的长期使用温度在80℃左右，这大大限制了该类屏蔽复合材料的使用范围。近年来，对于耐高温屏蔽材料的研究也日益增多，但未见综合考虑材料在使用过程中对中子和γ射线的屏蔽、阻燃性能以及热膨胀性能均有良好效果的材料。因此，研制一种能够在较高温度下有效防护中子和γ射线的屏蔽复合材料十分必要。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料。本专利技术的目的还在于提供上述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料的制备方法。为达到上述目的，一方面，本专利技术提供一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料，其是由以下组分按重量份制备得到的：基体材料20-200份；防辐射功能助剂100-800份；纤维增强材料5-100份；阻燃功能填料50-150份；加工助剂1-10份。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，所述基体材料包括聚苯硫醚、聚芳砜、聚砜、聚醚砜及聚醚醚酮中的一种或几种的组合。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，所述防辐射功能助剂包括碳化硼、硼化钆、氧化硼、氮化硼、硼酐、钨、铅、铜及铁中的一种或几种的组合。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，所述纤维增强材料包括玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维及碳纤维中的一种或几种的组合。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，所述阻燃功能填料包括硼酸锌、氢氧化镁及氢氧化铝中的一种或几种的组合。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，所述加工助剂包括环氧树脂、偶联剂及增韧剂中的一种或几种的组合。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，所用的偶联剂为本领域使用的常规物质，在本专利技术具体实施方式中，所用偶联剂包括KH-550、KH-560、ND-42及D-90。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，增韧剂为本领域使用的常规物质，在本专利技术具体实施方式中，所用增韧剂包括聚乙烯或聚丙烯。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，其中，本专利技术对环氧树脂、偶联剂及增韧剂的具体用量不作要求，只要保证本专利技术所添加的加工助剂的用量在1-10份范围内即可。根据本专利技术所述的屏蔽复合材料，优选地，该屏蔽复合材料的密度为1.5-6g/cm3，平均线膨胀系数不大于20×10-6℃-1，阻燃性能达到UL94V-0级，且其耐受150-260℃的高温。本专利技术提供了一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料，其是由以下组分按重量份制备得到的：基体材料20-200份；防辐射功能助剂100-800份；纤维增强材料5-100份；阻燃功能填料50-150份；加工助剂1-10份；其中，该屏蔽复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)对基体材料及阻燃功能填料进行干燥处理，得到经干燥处理后的基体材料及阻燃功能填料；(2)将防辐射功能助剂加入到环氧树脂溶液或偶联剂溶液中，浸泡后，再进行真空干燥；(3)按照各组分的用量分别称取各组分，再通过注塑机或转矩流变仪共混，然后经注塑成型或模压成型后，再经退火处理，得到所述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料。另一方面，本专利技术还提供了上述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)对基体材料及阻燃功能填料进行干燥处理，得到经干燥处理后的基体材料及阻燃功能填料；(2)将防辐射功能助剂加入到环氧树脂溶液或偶联剂溶液中，浸泡后，再进行真空干燥；(3)按照各组分的用量分别称取各组分，再通过注塑机或转矩流变仪共混，然后经注塑成型或模压成型后，再经退火处理，得到所述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(1)所述干燥为80-180℃干燥2-8h。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述浸泡时间为1-3h。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述真空干燥为70-80℃真空干燥24-36h。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述环氧树脂溶液及偶联剂溶液的浓度均为0.5-5wt％；其中，所述环氧树脂溶液可以为环氧树脂的丙酮溶液或环氧树脂的的无水乙醇溶液，所述偶联剂溶液可以为偶联剂的水溶液、丙酮溶液或无水乙醇溶液；所用偶联剂包括KH-550、KH-560、ND-42及D-90。根据本专利技术所述的制备方法，步骤(2)所述的防辐射功能助剂经浸泡后，防辐射功能助剂的表面会附有环氧丙酮溶液及偶联剂溶液，真空干燥后，则只剩下环氧胶液或偶联剂胶液少量包覆在防辐射功能助剂的表面，可以增加其与基体材料的界面强度。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(3)所述转矩流变仪熔融混炼温度为290-420℃，时间为10-30min。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(3)所述注塑机料管温度各段依次为：270-370℃、270-425℃、290-425℃；射嘴温度为290-425℃；更优选地，所述模具温度为100-420℃。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(3)所述模压温度为100-420℃，保压时间为10-60min。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(3)所述退火处理的温度为100-250℃，时间为1-5h。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，该制备方法步骤(3)还包括以下步骤：按照各组分的用量分别称取各组分，然后将基体材料、防辐射功能助剂、纤维增强材料、阻燃功能填料、加工助剂依次加入到注塑机中进行共混，混合均匀后注入模具注塑成型，再经退火处理，得到所述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料；或者，按照各组分的用量分别称取各组分，然后将基体材料加入转矩流变仪中熔融共混，再依次将防辐射功能助剂、纤维增强材料、阻燃功能填料、加工助剂加入加料筒共混，达到平衡扭矩后经模压成型，再经退火处理，得到所述耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料。根据本专利技术所述的制备方法，步骤(2)中所述浸泡过程会引入部分或者全部加工助剂，如环氧树脂或偶联剂；当步骤(2)中所引入的加工助剂已经满足本专利技术对加工助剂的用量要求，则步骤(3)中则不必再添加加工助剂，如果步骤(2)中所引入的加工助剂尚未满足本专利技术对加工助剂的用量要求，则步骤(3)中可以再添加一定量的加工助剂。根据本专利技术所述的制备方法，本专利技术所用的转矩流变仪和注塑机均为本领域使用的常规设备，本专利技术对该设备不作具体要求，本领域技术人员可以根据作业需要选择合适的设备，只要保证能够实现本专利技术目的即可。本专利技术制备得到的耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料具有良好的中子和γ射线屏蔽性能，良好的阻燃性能；此外，该材料最高可以在150-260℃下正常工作，具有优异的耐高温性能和良好的尺寸稳定性，能够保证中子和γ射线屏蔽性能的稳定性。此外，本专利技术所提供的耐高温的中子和γ射线屏蔽本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料，其是由以下组分按重量份制备得到的：基体材料 20‑200份；防辐射功能助剂 100‑800份；纤维增强材料 5‑100份；阻燃功能填料 50‑150份；加工助剂 1‑10份。
【技术特征摘要】
1.一种耐高温中子和γ射线屏蔽复合材料，其是由以下组分按重量份制备得到的：基体材料20-200份；防辐射功能助剂100-800份；纤维增强材料5-100份；阻燃功能填料50-150份；加工助剂1-10份。2.根据权利要求1所述的屏蔽复合材料，其特征在于，所述基体材料包括聚苯硫醚、聚芳砜、聚砜、聚醚砜及聚醚醚酮中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述的屏蔽复合材料，其特征在于，所述防辐射功能助剂包括碳化硼、硼化钆、氧化硼、氮化硼、硼酐、钨、铅、铜及铁中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的屏蔽复合材料，其特征在于，所述纤维增强材料包括玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维及碳纤维中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的屏蔽复合材料，其特征在于，所述阻燃功能填料包括硼酸锌、氢氧化镁及氢氧化铝中的一种或几种的组合。6.根据权利要求1所述的屏蔽复合材料，其特征在于，所述加工助剂包括环氧树脂、偶联剂及增韧剂中的一种或几种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述的屏蔽复合材料，其特征在于，该屏蔽复合材料的密度为1.5-6g/cm3，平均线膨胀系数不大于20×10-6℃-1，阻燃性能达到UL94V-0级，且其耐受150-260℃的高温。8.权利要求1-7任一项所述耐高温的中子和γ射线屏蔽复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)对基体材料及阻燃功能填料进行干燥处理，得到经干燥处理后的基体材料及阻燃功能填料；优选地，步骤(1)所述干燥为80-180℃干燥2-8h；(2)将防辐射功能助剂加入到环氧树脂溶液或偶联...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，秦培中，王连才，孟宪芳，张龙，马慧玲，曾心苗，
申请(专利权)人：北京市射线应用研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。