一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法技术

本发明专利技术公开一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，包括如下制备过程：1)混料：将铅粉、碳化硼和超高分子量聚乙烯均匀混合后倒入模具中；2)预压：在压机上进行预压；3)预热：将预压后的模具放入压机，保持与预压相同的压力，进行预热；4)热压赋形：采用分步加压方式逐步加压到10MPa后，保压1小时，然后一次性加压至15MPa‑25MPa，温度设置为170℃‑200℃，热压15‑30小时；5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中冷压；6)脱模。本发明专利技术的工艺在保证力学、屏蔽和耐热耐老化性能的前提下，通过改进热压成型工艺，能够得到在长度、厚度、宽度方向上尺寸稳定性高的铅硼聚乙烯板材，在板材尺寸控制方面具有较大的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法
本专利技术涉及材料制备领域，具体涉及一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法。
技术介绍
随着核能与核技术的快速发展以及对环境及人员安全的高度重视，高性能辐射屏蔽材料的研发及应用已成为必然趋势。铅硼聚乙烯复合屏蔽材料除了具有高效的辐射屏蔽性能外，还具有质量轻、体积小的特点，已广泛应用于核电、核动力、空间辐射防护等领域中。在核工业应用中，屏蔽板材一般是采用拼接方式或多次板材复拼方式以方便安装在放射源周围的结构件上，因此必须要进行单板及组装结构的尺寸控制，使其能够精确拼装在指定的位置。目前生产超高分子量聚乙烯复合板材常用的方法是热压成型技术，虽然相关的热压工艺较为成熟，但对大尺寸板材(单面面积大于等于1.0m2)的厚度及厚度均匀性的控制一直是铅硼聚乙烯板材制造工艺的难点，未能解决。为了实现屏蔽材料厚度及厚度均匀性的控制，目前普遍采用成型板材再机械加工方法实现屏蔽材料厚度及厚度均匀性的精确控制，该方法存在两个方面的问题：一是铅硼聚乙烯屏蔽材料中含碳化硼，加工难度大、大面积加工成本高；二是板材加工过程中，弥散(镶嵌)在聚乙烯基体表面的碳化硼容易脱落，导致碳化硼含量降低、板材表面光洁度下降等。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术存在的问题，提供了一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，在保证力学、屏蔽和耐热耐老化性能的前提下，通过改进热压成型工艺，能够得到在长度、厚度、宽度方向上尺寸稳定性高的铅硼聚乙烯板材，在板材尺寸控制方面具有较大的优势。本专利技术通过下述技术方案实现：一种铅硼聚乙烯板材，包括如下重量百分比的成分：包括铅：20-90wt％，碳化硼：0.5-50wt％，余量为超高分子量聚乙烯。一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，包括如下制备过程：1)混料：将铅粉、碳化硼和超高分子量聚乙烯均匀混合后倒入模具中；2)预压：在压机上进行预压；3)预热：将预压后的模具放入压机，保持与预压相同的压力，进行预热；4)热压赋形：采用分步加压方式逐步加压到10MPa后，保压1小时，然后一次性加压至15MPa-25MPa，温度设置为170℃-200℃，热压15-30小时；5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中冷压；6)脱模。步骤2)中预压的压力为5MPa，保压5小时。步骤3)中压机预热温度为190℃-230℃，预热时间为10-20小时。步骤4)中分步加压方式具体为：每隔0.5小时进行一次点动加压5MPa-保压0.5小时-泄压2MPa-点动加压5MPa，重复上述步骤直至加压至10MPa。步骤4)中热压温度为170℃-200℃，热压时间为15-30小时。步骤5)中冷压压力保持为与热压阶段一致15MPa-25MPa，冷压时间5-10小时。在分步加压阶段，每次的保压过程中，进行1次排气。点动加压的加载速率为20KN/min。本专利技术通过混料-预压-预热-热压赋型-冷压定型-脱模的工艺过程，能够得到尺寸稳定性好的制品；其中，在预热过程之前，添加了预压过程，能够使得模具中的原料保持均匀分散，使其能够得到尺寸均匀的制品；而在热压赋型过程中，设置了分步加压的工艺，既能够达到排除气泡的效果，也能够通过逐渐加压的方式控制其尺寸稳定性。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，通过改进热压成型工艺，能够得到在长度、厚度、宽度方向上尺寸稳定性高的铅硼聚乙烯板材，在板材尺寸控制方面具有较大的优势；2、本专利技术一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，在预热过程之前，添加了预压过程，能够使得模具中的原料保持均匀分散，使其能够得到尺寸均匀的制品。3、本专利技术一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，在热压赋型过程中，设置了分步加压的工艺，既能够达到排除气泡的效果，也能够通过逐渐加压的方式控制其尺寸稳定性。4、本专利技术一种铅硼聚乙烯板材及尺寸控制方法，能够用于厚度为10-40mm，单面面积大于等于1.0m2板材的尺寸稳定性的控制。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1本专利技术一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，制备过程如下：1)混料：将铅粉20份、碳化硼50份和超高分子量聚乙烯30份均匀混合后倒入模具中；2)预压：在压机上进行预压，压力为5MPa，保压5小时；3)预热：将预压后装有原料的模具放入压机，设定压机温度为190℃，保持压力为5MPa，预热时间设定为10小时；4)热压赋形：采用分步加压方式每隔0.5小时进行一次点动加压-保压0.5小时-泄压逐步加压到10MPa，以15MPa,170℃的条件，热压15小时；5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中，保持压力于热压一致，冷压5小时；6)脱模。本实施例1制得的铅硼聚乙烯板材，面积为：5m2，厚度为：10mm；测量本实施例1板材上不同位置在长度、厚度、宽度方向的尺寸的变化百分比，见表1。实施例2本专利技术一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，制备过程如下：1)混料：将铅粉50份、碳化硼10份和超高分子量聚乙烯40份均匀混合后倒入模具中；2)预压：在压机上进行预压，压力为5MPa，保压5小时；3)预热：将预压后的装有原料的模具放入压机，设定压机温度为210℃，保持压力为5MPa，预热时间设定为15小时；4)热压赋形：采用分步加压方式每隔0.5小时进行一次点动加压-保压0.5小时-泄压逐步加压到10MPa，以20MPa,190℃的条件，热压20小时；5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中，保持压力于热压一致，冷压8小时；6)脱模。本实施例1制得的铅硼聚乙烯板材，面积为：5m2，厚度为：25mm；测量本实施例2板材上不同位置在长度、厚度、宽度方向的尺寸的变化百分比，见表1。实施例3本专利技术一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，制备过程如下：1)混料：将铅粉90份、碳化硼0.5份和超高分子量聚乙烯9.5份均匀混合后倒入模具中；2)预压：在压机上进行预压，压力为5MPa，保压5小时；3)预热：将预压后的装有原料的模具放入压机，设定压机温度为230℃，保持压力为5MPa，预热时间设定为20小时；4)热压赋形：采用分步加压方式每隔0.5小时进行一次点动加压-保压0.5小时-泄压逐步加压到10MPa，以25MPa,200℃的条件，热压30小时；5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中，保持压力与热压一致，冷压10小时；6)脱模。本实施例1制得的铅硼聚乙烯板材，面积为：5m2，厚度为：40mm；测量本实施例3板材上不同位置在长度、厚度、宽度方向的尺寸的变化百分比，见表1。对照例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅硼聚乙烯板材，其特征在于，包括如下重量百分比的成分：包括铅：20-90wt％，碳化硼：0.5-50wt％，余量为超高分子量聚乙烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种铅硼聚乙烯板材，其特征在于，包括如下重量百分比的成分：包括铅：20-90wt％，碳化硼：0.5-50wt％，余量为超高分子量聚乙烯。


2.一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，其特征在于，包括如下制备过程：
1)混料：将铅粉、碳化硼和超高分子量聚乙烯均匀混合后倒入模具中；
2)预压：在压机上进行预压；
3)预热：将预压后装有原料的模具放入压机，保持与预压相同的压力，进行预热；
4)热压赋形：采用分步加压方式逐步加压到10MPa后，保压1小时，然后一次性加压至15MPa-25MPa，进行热压；
5)冷压定型：将模具和样品转移到冷压压机中冷压；
6)脱模。


3.根据权利要求2所述的一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，其特征在于，步骤2)中预压的压力为5MPa，保压5小时。


4.根据权利要求2所述的一种铅硼聚乙烯板材的尺寸控制方法，其特征在于，步骤3)中压机预热温度为190℃-230℃，压力为5MPa，预热时间为10-20小时。

【专利技术属性】
技术研发人员：高心蕊，吴莹，戚进祥，杨静，程善丽，邱绍宇，朱其猛，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51