一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法技术

本案涉及一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，包括：模具的制备、聚合：将甲基丙烯酸甲酯、硼酸酯基功能单体、C7～C

【技术实现步骤摘要】
一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法


[0001]本专利技术涉及有机玻璃
，具体为一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法。

技术介绍

[0002]随着核科学技术的快速发展，中子及中子源的应用日益广泛。在国防方面，中子源被用于制成热核武器和中子武器，如中子弹；在能源方面，核电工业涉及到许多中子辐射的部位和工艺；在工业方面，中子活化分析技术、中子测水分技术、中子测井技术、中子照相技术和利用中子的辐照效应生产新型的半导体器件；在农业方面，中子辐射育种已经成为培育农作物新品种的一种有效方法；在医疗卫生方面，中子源被用于治疗癌症。
[0003]中子及中子源技术的应用为人类社会的发展做出了贡献，但同时中子辐射对人类的危害很大。因为中子具有很强的穿透力，相同剂量下，它比其他射线(X、γ)给人体造成的伤害更加严重。比如造成人类染色体变异，恶性肿瘤、白血病等疾病，甚至死亡。因此研制防中子辐射材料具有重要意义。
[0004]中子的屏蔽主要是先通过H质子对中能中子和快中子慢化。再通过中子吸收物质将热中子进行俘获吸收。在众多元素当中，
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B的热中子吸收截面为3837靶，可以作为良好的热中子吸收剂，而且
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B俘获吸收了热中子后释放出的二次γ射线的能量很低，基本没有二次射线伤害。将硼引入到有机玻璃中制成含硼有机玻璃，其不仅具有优异光学透明性、比重小和使用方便等优点，还有优异的屏蔽中子能力。申请人在之前的工作中已经研究了含钆和含铅类的防辐射有机玻璃，取得了一定的研究成果。然而在含硼有机玻璃中一直未有突破性的进展，原因是现有技术只存在含硼聚乙烯树脂，其主要制备方法是通过碳化硼或氮化硼与聚乙烯进行物理共混得到，存在无机物与有机物相容性差，界面结合弱等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足之处，本专利技术提供一种硼元素含量高、力学性能可调控，光学透明性好的一系列含硼有机玻璃样品。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，包括如下步骤：
[0008]1)模具的制备：将两块250
×
250mm的钢化玻璃清洗烘干，用4mm厚的硅胶条作为垫片，制成模具；
[0009]2)溶解：将96～80wt％甲基丙烯酸甲酯、2～10wt％硼酸酯基功能单体、1～5wt％C7～C
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直链羧酸和1～5wt％邻苯二甲酸酯类增塑剂加入到反应瓶中，水浴加热，搅拌溶解至体系澄清透明；
[0010]3)预聚：加入偶氮类引发剂，于80～85℃预聚1～9min；然后将预聚液灌入平板玻璃模具中进行梯度升温聚合反应；
[0011]4)聚合完成后降至室温脱模得到防中子辐射含硼有机玻璃。
[0012]优选地，所述步骤2)中加热溶解温度为70～90℃，溶解时间30min。
[0013]优选地，所述步骤3)中梯度升温聚合过程为：50
±
5℃聚合6h，60
±
5℃聚合6h，70
±
5℃聚合6h，80
±
5℃聚合2h，100
±
5℃聚合2h，120
±
5℃聚合2h。
[0014]优选地，所述硼酸酯基功能单体为2
‑
甲基丙烯酸(2
‑
苯基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷
‑4‑
基)甲酯或1
‑
双((三甲基硅基)氨基)硼杂环丙烯；其制备过程如下：
[0015]甲基丙烯酸甘油酯与苯硼酸在常温下反应9h，减压浓缩得到硼酸酯基功能单体2
‑
甲基丙烯酸(2
‑
苯基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷
‑4‑
基)甲酯；
[0016]双(三甲基硅基)氨基)钠与硼酸在四氢呋喃中70℃反应12h，减压浓缩得到硼酸酯基功能单体1
‑
双((三甲基硅基)氨基)硼杂环丙烯。
[0017]优选地，所述C7～C
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直链羧酸的质量为硼酸酯基功能单体的50％。
[0018]优选地，所述偶氮类引发剂的用量占步骤2)总单体质量的0.05wt％。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本案采用2
‑
甲基丙烯酸(2
‑
苯基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷
‑4‑
基)甲酯或1
‑
双((三甲基硅基)氨基)硼杂环丙烯与甲基丙烯酸甲酯反应，可实现自由基本体聚合，配合邻苯二甲酸酯类增塑剂即可制得防中子辐射含硼有机玻璃，无需额外添加耐辐射剂，制得的有机玻璃具有高的光学透明性，更好的力学性能，易于加工等优点；采用本案所述的方法可制得一系列硼元素含量高、力学性能可调控，光学透明性好的含硼有机玻璃样品，对热中子的屏蔽效率超过70％，透光率在85％以上；为防中子辐射有机玻璃的制备提供了新的思路。
具体实施方式
[0020]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0022]一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，包括如下步骤：
[0023]1)模具的制备：将两块250
×
250mm的钢化玻璃清洗烘干，用4mm厚的硅胶条作为垫片，制成模具；
[0024]2)溶解：将96～80wt％甲基丙烯酸甲酯、2～10wt％硼酸酯基功能单体、1～5wt％C7～C
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直链羧酸和1～5wt％邻苯二甲酸酯类增塑剂加入到反应瓶中，水浴加热，搅拌溶解至体系澄清透明；
[0025]3)预聚：加入偶氮类引发剂，于80～85℃预聚1～9min；然后将预聚液灌入平板玻璃模具中进行梯度升温聚合反应；
[0026]4)聚合完成后以6～10℃/h的速率降至室温脱模得到防中子辐射含硼有机玻璃。
[0027]所述硼酸酯基功能单体为2
‑
甲基丙烯酸(2
‑
苯基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷
‑4‑
基)甲酯或1
‑
双((三甲基硅基)氨基)硼杂环丙烯；其制备过程如下：
[0028]甲基丙烯酸甘油酯与苯硼酸在常温下反应9h，减压浓缩得到硼酸酯基功能单体2
‑
甲基丙烯酸(2
‑
苯基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷
‑4‑
基)甲酯；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)模具的制备：将两块250
×
250mm的钢化玻璃清洗烘干，用4mm厚的硅胶条作为垫片，制成平板玻璃模具；2)溶解：将96～80wt％甲基丙烯酸甲酯、2～10wt％硼酸酯基功能单体、1～5wt％C7～C
10
直链羧酸和1～5wt％邻苯二甲酸酯类增塑剂加入到反应瓶中，水浴加热，搅拌溶解至体系澄清透明；3)预聚：加入偶氮类引发剂，于80～85℃预聚1～9min；然后将预聚液灌入平板玻璃模具中进行梯度升温聚合反应；4)聚合完成后降至室温脱模得到防中子辐射含硼有机玻璃。2.如权利要求1所述的一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中加热溶解温度为70～90℃，溶解时间30min。3.如权利要求1所述的一种防中子辐射含硼有机玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中梯度升温聚合过程为：50
±
5℃聚合6h，60
±
5℃聚合6h，70
±
5℃聚合6h，80
±
5℃聚合2h，100
±
5℃聚合2h，120
±
5℃聚合2h...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷绍祥，王春宏，陈鹏，杨菲菲，徐佳，彭毅，邢文倩，裴晨旭，张明，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：