一种环氧树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环氧树脂材料及其制备方法，环氧树脂材料由包括以下重量份的原料制得：环氧树脂混合物100份；具有式Ⅱ结构的碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、具有式Ⅰ结构的活性增韧剂和4,5‑环氧己烷‑1,2‑二甲酸二缩水甘油酯。该环氧树脂材料具有良好的机械性能和抗浸出性能。辐照剂量10

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及环氧树脂
，尤其涉及一种环氧树脂材料及其制备方法。
技术介绍
核能的开发和利用给人类带来巨大的经济效益和社会效益，同时也产生了大量的放射性废物，给人类的生存环境带来了较大的威胁。因此，如何安全有效地处置放射性废物，使其最大限度地与生物圈隔离,已成为核工业、核科学面临的日益迫切的重要课题，是影响核能持续健康发展的关键因素。对放射性废物的处置，人们认为最合理的措施是首先将放射性废物进行固化处理,然后将得到的放射性废物固化体进行最终的地质处置。对放射性废物进行有效的固化处理可以达到3个目的：一是使液态的放射性物质转变成便于安全运输、贮存和处置操作的固化体；二是将放射性核素固结,阻挡放射性核素进入人类生物圈；三是减少废物的体积。已经发展起来的放射性废物固化处理方法有很多，对于中低放射性废物，主要有水泥固化、沥青固化和塑料固化；对于高放射性废物，主要有玻璃固化以及现在极具发展潜力的人造岩石固化。在放射性废物的固化处理方面，水泥固化技术开发最早,至今已有40多年的历史。水泥固化已是一种成熟的技术，已被很多国家的核电站、核工业部门和核研究中心广泛采用,在德国、法国、美国、日本、印度等都有大规模工程化应用。我国的秦山核电站、大亚湾核电站等都采用了水泥固化工艺来处理。目前采用水泥基固化的废物主要是轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣，以及核燃料。与水泥固化相比，聚合物固化有以下优点:①核素浸出率较低，比沥青固化略低，比水泥固化低2～4个数量级，这对实现长期安全隔离有着重要意义；②包容废物量较高,固化产品数量少，处置费用减少。在聚合物中，环氧树脂具有较好的耐辐照性能，因此可作为放射性废物固化的基体树脂来使用。但国内目前没有环氧树脂固化放射性废物的工程化实例。目前通用环氧树脂处理放射性湿废物(废树脂、放射性盐块)时存在如下缺点：(1)室温固化环氧机械性能不足，(2)材料受到辐照后的抗浸出性能难以达到GB14569.2-1993《低、中水平放射性废物固化体性能要求塑料固化体》标准中的相关要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种环氧树脂材料及其制备方法，该环氧树脂材料辐照后具有良好的机械性能和抗浸出性。本专利技术提供了一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构：n＝1～10；所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体具有式Ⅱ结构：所述R选自-CH3，-C4H9，-C6H13或-C11H23。优选地，所述双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯的质量比为100:25～40:10～15。优选地，所述端氨基聚醚选自型号为D-230、D-200、T-403和T-5000端氨基聚醚中的一种或多种。优选地，所述活性增韧剂得环氧值为0.12～0.14。优选地，所述双酚A二缩水甘油醚选自型号为E-51双酚A二缩水甘油醚；所述4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯选自型号为TDE-854,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。优选地，所述活性增韧剂由以下方法制得：a)将二氯乙烷、三氟化硼·乙醚溶液和乙二醇混合后，滴加环氧氯丙烷，反应，得到的反应液冲洗至中性，再蒸出二氯乙烷，得到端羟基聚环氧氯丙烷；b)将端羟基聚环氧氯丙烷的甲苯溶液和NaOH反应，将得到的反应液中和，水洗，再将甲苯蒸出，得到活性增韧剂。优选地，所述步骤a)中反应的温度为38～42℃；反应的时间为55～65min；所述步骤b)中反应的温度为85～95℃；反应的时间为3.5～4.5h。优选地，所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体由以下方法制得：a)将1-烷基咪唑和氯甲烷反应，得到1-烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体；所述1-烷基咪唑中烷基选自甲基、丁基、己基或十一烷基；将1-烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体与三氯化铁反应，得到铁基咪唑离子液体；b)在二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶的存在下，将羧基碳纳米管和铁基咪唑离子液体反应，得到碳纳米管基铁基咪唑离子液体。优选地，所述羧基碳纳米管和铁基咪唑离子液体反应的温度为55～65℃；羧基碳纳米管和铁基咪唑离子液体反应的时间为22～26h。本专利技术提供了一种上述技术方案所述环氧树脂材料的制备方法，包括以下步骤：将环氧树脂混合物100份、碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份和端氨基聚醚10～20份混合，固化，得到环氧树脂材料。本专利技术提供了一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构；所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体具有式Ⅱ结构。本专利技术提供的环氧树脂材料在上述组分的配伍下，使其在辐射后具有良好的机械性能和抗浸出性能。实验结果表明：辐照剂量106后，抗压强度为20MPa(降低程度小于10％)，10m高度垂直跌落至混凝土地面不产生明显碎裂；冻-融试验后，体积变化小于1％，无肉眼可见裂缝，抗压强度降低小于10％；体积膨胀小于2％；试样在25℃去离子水中浸出，第42天相关核素浸出率限制为Cs+＜5×10-4cm/d、Co2+＜1×10-4cm/d。具体实施方式本专利技术提供了一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构：n＝1～10；所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体具有式Ⅱ结构：所述R选自-CH3，-C4H9，-C6H13或-C11H23。本专利技术提供的环氧树脂材料在上述组分的配伍下，使其在辐射后具有良好的机械性能和抗浸出性能。以重量份数计，本专利技术提供的环氧树脂材料的制备原料包括环氧树脂混合物100份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯的质量比优选为100:25～40:10～15；在本专利技术得具体实施例中，所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯的质量比为100:30:10；100:40:10；或100:25:10。所述双酚A二缩水甘油醚优选选自型号为E-51双酚A二缩水甘油醚；所述4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯优选选自型号为TDE-854,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。本专利技术对所述双酚A二缩水甘油醚和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯的来源没有特殊得限制，优选采用其市售商品。在本专利技术中，所述活性增韧剂得环氧值优选为0.12～0.14。所述活性增韧剂优选由以下方法制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5‑环氧己烷‑1,2‑二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构：

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构：n＝1～10；所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体具有式Ⅱ结构：所述R选自-CH3，-C4H9，-C6H13或-C11H23。2.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯的质量比为100:25～40:10～15。3.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述端氨基聚醚选自型号为D-230、D-200、T-403和T-5000端氨基聚醚中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述活性增韧剂得环氧值为0.12～0.14。5.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述双酚A二缩水甘油醚选自型号为E-51双酚A二缩水甘油醚；所述4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯选自型号为TDE-854,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。6.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述活性增韧剂由以下方法制得：a)将二氯乙烷、三氟化硼·乙醚溶液和乙二醇混合后，滴加...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，郑春柏，尹园，柳美华，张依帆，邓鹏飏，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22