用于空间带电粒子辐射防护的复合材料及其制备方法技术

一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料及其制备方法，所述复合材料包括乙烯丙烯共聚物1份～100份、负载金属元素的氧化铝粉末10份～60份、抗氧剂0.1～0.5份；所述负载金属元素的氧化铝粉末中，其金属元素的负载量按重量比计为10％～40％；本发明专利技术解决了现有金属屏蔽材料密度大，重量大，采用聚乙烯掺杂纳米材料制备的辐射防护材料使用温度较低、工艺较为复杂的问题。较为复杂的问题。较为复杂的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于空间带电粒子辐射防护的复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及航空航天
，具体涉及用于空间带电粒子辐射防护的复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]航天器在轨运行时会受到地球辐射带影响产生总剂量效应，总剂量效应会对卫星电子元器件产生严重损害，一般工程上采用增厚铝壳和增加高原子序数金属(钽、铅等)来作为物理屏蔽，提高器件的抗总剂量能力。这种屏蔽方式自重高，与器件适应性差，产生二次粒子风险高。
[0003]现有的空间带电粒子辐射防护复合材料制备方法以聚乙烯为基体，掺杂金属粉末和纳米材料，耐热温度有限，限制了使用环境。由于其纳米效应影响，易团聚，工艺较为复杂，且金属用量高，材料密度较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为解决现有的金属屏蔽材料密度大，重量大，采用聚乙烯掺杂纳米材料作为基体材料制备的辐射防护材料使用温度较低、工艺较为复杂的问题，而提供的一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料及其制备方法。
[0005]一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料，包括如下重量份数的各组分：
[0006]乙烯丙烯共聚物
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1份～100份；
[0007]负载金属元素的氧化铝粉末
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10份～60份；
[0008]抗氧剂
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0.1～0.5份；
[0009]所述负载金属元素的氧化铝粉末中，其金属元素的负载量按重量比计为10％～40％。颗粒粒径大小为1μm～10μm。
[0010]优选的，所述负载金属元素的氧化铝粉末中，金属元素的负载量为10％～40％，当金属的负载量低于10％时，因为负载量过小，所以不能达到有效散射电子的技术效果；金属的负载量目前最高达到40％，因为氧化铝比表面积限制，所以不能达到更高有效金属负载量，而游离的金属不能与无机载体间产生层间作用，而达到增强带电粒子能量吸收的的技术效果。
[0011]进一步，所述用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料，包括如下重量份数的各组分：
[0012]乙烯丙烯共聚物
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10份～90份；
[0013]负载金属元素的氧化铝粉末
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10份～50份；
[0014]抗氧剂
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0.2～0.5份。
[0015]优选的，所述用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料，包括如下重量份数的各组分：
[0016]乙烯丙烯共聚物
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60份～70份；
[0017]负载金属元素的氧化铝粉末
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30份～40份；
[0018]抗氧剂
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0.2～0.5份。
[0019]所述抗氧剂选自抗氧剂1010。
[0020]所述金属元素包括铜、钯、钽、铂中的一种或几种。
[0021]所述乙烯丙烯共聚物的密度为0.900g/cm3～0.940g/cm3，所述乙烯丙烯共聚物中乙烯的重量比含量为1％～4％。
[0022]所述用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023]S1、按重量份数称取1份～100份的乙烯丙烯共聚物、10份～60份的负载金属元素的氧化铝粉末，0.1～0.5份抗氧剂1010；
[0024]S2、将乙烯丙烯共聚物、负载金属元素的氧化铝粉末和抗氧剂在180℃～250℃的温度下，通过挤出机混合均匀，挤出成薄膜，即得到所述复合材料。
[0025]所述金属元素包括铜、钯、钽、铂中的一种或几种。一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料和应用，是将该材料用于防护空间质子和电子辐射。
[0026]本专利技术具有以下优点：
[0027]一、本专利技术提供的复合材料，由于采用的是乙烯丙烯共聚物做为辐射防护材料基体，使其密度大大降低，有效的解决了铝防护层重量大的弊端，较现有技术的聚乙烯耐温性有所提高，拓展了其使用范围；
[0028]二、本专利技术提供的复合材料，制备辐射防护材料过程中所添加的辐射防护增强材料氧化铝拥有特殊的蜂窝结构，负载了10％～40％金属，具有加工性能优异，制备方法简便、高效，大大提高了辐射防护材料的制备效率；
[0029]三、本专利技术采用氧化铝负载金属，原因在于氧化铝一方面对电子与复合材料发生相互作用产生的二次光子、电子背散射等有良好的吸收作用，另一方面其具有较高的导热系数，与热辐射系数，可提高复合材料的导热率和热辐射率，在空间使用时，有利于航天器电子器件的热量传输与辐射散热。而负载的金属铜、钯、钽、铂与高能电子发生弹性和非弹性碰撞，使电子发生散射作用，达到慢化电子，沉积能量的目的，且其在氧化铝上的负载量高，有利于制备成高含量复合材料；
[0030]四、本专利技术提供的复合材料，防护电子效率相对于纯铝提高到1.04～2.65倍，防护质子效率相对于纯铝提高到1.05～2.14倍。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为材料结构示意图；
[0033]图2为性能测试例1电子辐照防护性能试验原理示意图；
[0034]图3为性能测试例2质子辐照防护性能试验原理示意图；
[0035]图4为实施例1～7及对比例3制备的辐射防护材料的电子辐照防护性能对比曲线；
[0036]图5为实施例1～7及对比例3制备的辐射防护材料的质子辐照防护性能对比曲线。
具体实施方式
[0037]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0038]本专利技术制备的材料结构示意图见图1，图1中聚合物基体在本专利技术中为乙烯丙烯共聚物。
[0039]下述实施例和对比例中：
[0040]材料购置厂家负载铜的氧化铝粉末上海迅凯新材料科技有限公司负载钯的氧化铝粉末上海迅凯新材料科技有限公司负载钽的氧化铝粉末上海迅凯新材料科技有限公司负载铂的氧化铝粉末上海迅凯新材料科技有限公司
[0041]实施例1
‑7[0042]实施例1
‑
7涉及一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料及其制备方法。
[0043]1、实施例1
‑
7的复合材料的组分及用量如表1所示。
[0044]表1实施例1
‑
7所述的组合物的组分及用量(单位：重量份数)
[0045][0046]2、实施例1
‑
7所述用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空间带电粒子总剂量辐射防护的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：乙烯丙烯共聚物
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1份～100份；负载金属元素的氧化铝粉末
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10份～60份；抗氧剂
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0.1～0.5份；所述负载金属元素的氧化铝粉末中，其金属元素的负载量按重量比计为10％～40％。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：乙烯丙烯共聚物
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10份～90份；负载金属元素的氧化铝粉末
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10份～50份；抗氧剂
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0.2～0.5份。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：乙烯丙烯共聚物
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60份～70份；负载金属元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑜婧，刘刚，苏京，费涛，徐骏，周博，杨碧琦，张丽新，
申请(专利权)人：上海卫星装备研究所，
类型：发明
国别省市：