一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料及其制备方法，中子屏蔽材料包括以下重量份数的原料：聚苯醚40

【技术实现步骤摘要】
一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及辐射屏蔽材料
，尤其涉及一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着核技术的广泛发展和应用，核辐射的影响越来越受到人们的重视。在各类辐射源中，中子辐射因其穿透性高、伤害大、屏蔽难度高而尤其受到关注。人体只要受到少量中子辐射即产生头晕、全身乏力、脱发和恶心呕吐等症状；如果受到较为严重的中子辐射，会造成中枢神经，消化系统和造血器官的不可逆损伤，引起细胞癌变甚至死亡。因此，核设施周围必须采取辐射屏蔽措施。
[0003]华龙一号、EPR等三代核电机组在反应堆压力容器堆坑周围主管道都设置了中子屏蔽装置，用以降低堆芯产生的中子对周围主设备的活化以及操作人员的辐射剂量，同时，核燃料生产、贮存，以及后处理的过程中，也需要屏蔽中子。在这些工况下要求材料的屏蔽性能优良，同时在高温高辐照环境下的有长期的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料及其制备方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，包括以下重量份数的原料：聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
50份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份。
[0006]优选地，所述核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料包括以下重量份数的原料：聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
35份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份。
[0007]优选地，所述硼化合物为碳化硼、氮化硼或氧化硼。
[0008]优选地，所述氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌中的至少一种。
[0009]优选地，所述脂肪酸酯类增塑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺或硬脂酸丁酯。
[0010]优选地，所述核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料还包括抗氧剂0.1
‑
0.6份，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的至少一种。
[0011]一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤，原料以重量份数计：
[0012]S1、称料：依次称取聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
50份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份和抗氧剂0.1
‑
0.6份混合均匀，得到混合物；
[0013]S2、造粒：将所述S1步骤的混合物进行造粒并烘干，得到圆柱状颗粒；
[0014]S3、压制成型：将所述S2步骤的圆柱状颗粒置于模具中并预热，先预压再加压，随后进行水冷循环，模具脱模，得到核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料。
[0015]优选地，所述S1步骤中，将原料在500
‑
1000rpm的转速下混合0.5
‑
2h。
[0016]优选地，所述S2步骤中，造粒温度为260
‑
280℃，转速为100
‑
200rpm；造粒后在70
‑
80℃下烘2
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3h。
[0017]优选地，所述S3步骤中，在100
‑
200℃下预热；在260
‑
300℃、9
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11MPa下压制，预压时间为5
‑
10min，加压时间为5
‑
15min。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术提供一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，以廉价的聚苯醚代替传统的聚乙烯或聚丙烯作为高分子基材，以硼化合物作为中子吸收剂，以氢氧化物作为填料，并加入脂肪酸酯类增塑剂以促进硼化合物和聚苯醚的混合，该中子屏蔽材料的配方简单，原料成本较低。
[0020]本专利技术提供一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料的制备方法，该方法简单易行，生产成本低，制得的中子屏蔽材料具有较好的耐高温热塑性和中子屏蔽性能，且可在有火灾风险的环境下应用。
具体实施方式
[0021]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0022]一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，包括以下重量份数的原料：聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
50份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份和抗氧剂0.1
‑
0.6份。
[0023]本专利技术使用廉价的聚苯醚代替传统的聚乙烯或聚丙烯作为高分子基材，使得中子屏蔽复合材料在耐辐照性能相当的情况下，极大地提高了耐温性能，且目前还没有将聚苯醚应用于中子屏蔽材料的先例。聚苯醚的分子量为2
‑
10万。
[0024]本专利技术使用硼化合物作为中子吸收剂，硼化合物选自碳化硼、氮化硼或氧化硼。
[0025]氢氧化物在本专利技术中用作填料，由于具有较高的阻燃性能，氢氧化物具有阻燃硝烟的作用，使得本专利技术的中子屏蔽材料可在有火灾风险的环境下应用；同时氢氧化物还具有间接增加耐热性能的作用；氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌中的至少一种，且氢氧化物的重量份数优选8
‑
35份。
[0026]由于直接将硼化合物和聚苯醚混合时，硼化合物不能较好地均匀分散在聚苯醚中，加入脂肪酸酯类增塑剂可促进硼化合物和聚苯醚的混合；脂肪酸酯类增塑剂选自硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)或硬脂酸丁酯。
[0027]抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的至少一种。
[0028]一种上述核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤，原料以重量份数计：
[0029]S1、称料：依次称取分子量为2
‑
10万的聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
50份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份和抗氧剂0.1
‑
0.6份并在500
‑
1000rpm的转速下混合0.5
‑
2h，得到混合物；其中，硼化合物为碳化硼、氮化硼或氧化硼；氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌中的至少一种；脂肪酸酯类增塑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺或硬脂酸丁酯；抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的至少一种。
[0030]S2、造粒：将S1步骤所得的混合物通入挤出机，挤出温度为260
‑
280℃、转速为100...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
50份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份。2.根据权利要求1所述的核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚苯醚40
‑
80份、硼化合物1
‑
10份、氢氧化物8
‑
35份、脂肪酸酯类增塑剂0.1
‑
0.6份。3.根据权利要求1所述的核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，所述硼化合物为碳化硼、氮化硼或氧化硼。4.根据权利要求1所述的核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，所述氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌中的至少一种。5.根据权利要求1所述的核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，所述脂肪酸酯类增塑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺或硬脂酸丁酯。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料，其特征在于，还包括抗氧剂0.1
‑
0.6份，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的至少一种。7.一种核设施用耐高温热塑性中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，原料以重量份数计：S1、称料：依次称取聚苯醚40
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，王傲松，刘彦章，黄弋力，黄大鹏，成鹏，刘汉洲，
申请(专利权)人：深圳中广核工程设计有限公司中广核高新核材科技苏州有限公司苏州大学，
类型：发明
国别省市：