一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料制造技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，具体为一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料。本发明专利技术中，氢化钆对中子和γ射线具有屏蔽效果，而碳化硼对中子也具有吸收作用。为了改善碳化硼的分散性，本发明专利技术先使用聚多巴胺对纳米碳化硼进行包裹制备微胶囊，再通过γ

【技术实现步骤摘要】
一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料


[0001]本专利技术涉及
，具体为一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料。

技术介绍

[0002]乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，一定时间后从堆内卸出。由于乏燃料中含有大量的自然界不存在的、只能通过核反应获得的元素或放射性核素，因此这些元素或核素，具有极高的科学价值、工业价值和军事价值。当前，想要从乏燃料中分离提取这些高价值元素，必须依靠操作人员进行少量多次的分离和提纯操作。为了保护操作人员，需要使用由具有中子和γ射线防护的橡胶柔性材料制成的手套，通过手套与具有防护作用的手套操作箱配合，将对操作人员的辐射损伤降低到最小。
[0003]当前，制备抗辐射的橡胶材料技术主要有两大类型：静塑法和模压法。由静塑法制造的带有三层结构的屏蔽材料，主要缺点在于层与层间在辐照考验后，会出现脱层的问题；同时，该方法制造设备复杂、工艺高、成本繁琐。由模压法制造的单层的含铅、含钨材料，仅具有γ射线防护效果，中子防护效果不好。因此，非常有必要专利技术一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料，其制备方法包括以下步骤：
[0006]步骤1：将三羟甲基氨基甲烷缓冲液和无水乙醇混合，加入纳米碳化硼粉末，搅拌10～15min，加入盐酸多巴胺，在25～35℃下搅拌5～8h，得到混合液体；
[0007]步骤2：向步骤1所述混合液体中加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，升温至50～60℃，搅拌反应4～6h，离心、过滤、洗涤、干燥后与氧化石墨烯混合加入至乙醇溶液中，搅拌12h，抽滤、干燥得到复合材料；
[0008]步骤3：将三元乙丙橡胶进行塑炼，待三元乙丙橡胶充分柔软后与稀土材料氢化钆、稀土分散剂、防老剂、复合材料混合密炼，待各材料充分分散后取出，静置24～30h得到生胶胶料；
[0009]步骤4：将生胶胶料与硫磺、促进剂共混，打三角包3～4次，然后出片；两次硫化后得到产品。
[0010]进一步的，步骤1中，所述混合液体中，各组分含量按重量计，150～200份三羟甲基氨基甲烷缓冲液、50～60份无水乙醇、2～5份纳米碳化硼粉末、4～5份盐酸多巴胺。
[0011]进一步的，步骤1中，所述三羟甲基氨基甲烷缓冲液浓度为1.2～1.8g/L。
[0012]进一步的，步骤2中，各组分用量按重量计，100～120份步骤1中所述混合液体A；10～15份γ
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氨丙基三乙氧基硅烷；15～20份氧化石墨烯。
[0013]进一步的，步骤3中，所述生胶胶料中，各组分含量按重量百分数计，45～50％三元乙丙橡胶、25～30％氢化钆、1～2％稀土分散剂、1～3％防老剂、15～25％复合材料。
[0014]进一步的，步骤3中，所述塑炼温度为80～90℃，塑炼时间为2～3min；所述密炼温度为100～120℃，密炼时间为8～10min。
[0015]进一步的，步骤3中，所述稀土分散剂为钛酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂中的任意一种或两种；所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA中的任意一种或两种。
[0016]进一步的，步骤4中，各组分含量按重量计，100～110份生胶胶料、1～5份硫磺、1～5份硫化促进剂。
[0017]进一步的，步骤4中，所述硫化促进剂为2
‑
硫醇基苯并噻唑、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二硫代二苯并噻唑、N
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑基次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆中的任一种。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术将氢化钆、纳米碳化硼与三元乙丙橡胶共混制备得到的柔性屏蔽材料，内部结构稳定、填料分散度高，防护效果好。氢化钆作为稀土材料，能够同时实现对中子和γ射线的屏蔽，与稀土分散剂配伍使用能够有效提高其在橡胶中的分散性；碳化硼对中子具有吸收作用，能够起到辅助作用，与氢化钆共同提高屏蔽效果。
[0019]为了进一步提高碳化硼在橡胶中的分散效果，本专利技术先使用聚多巴胺对纳米碳化硼进行包裹制备微胶囊，再通过γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷对微胶囊改性，使得微胶囊表面富含氨基，与氧化石墨烯共混后，表面氨基会与氧化石墨烯表面含氧基团产生作用，从而成功接枝在氧化石墨烯表面。依赖氧化石墨烯的网状结构，碳化硼得以实现良好的分散，同时也有效提高了氧化石墨烯的分散性。经过碳化硼和氧化石墨烯改性后，橡胶材料的力学强度得到了提升，可用于制备手套箱防护手套和防护服、管道屏蔽、关键设备屏蔽材料。
具体实施方式
[0020]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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]以下实施例中所用原料及其来源：
[0022]三羟甲基氨基甲烷(CAS号：77
‑
86
‑
1)、乙醇(CAS号：64
‑
17
‑
5)、盐酸多巴胺(CAS号：62
‑
31
‑
7)、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(CAS号：919
‑
30
‑
2)来自阿拉丁；氧化石墨烯来自先丰纳米；纳米碳化硼来自北京嘉安恒科技；防老剂4010NA来自上海成锦化工；氢化钆(CAS号：13572
‑
97
‑
9)来自江西中锡金属材料有限公司，型号3N，200目；稀土分散剂来自扬州市立达树脂有限公司，由钛酸酯偶联剂(型号LD
‑
A)和硼酸酯偶联剂(LD
‑
100P)按重量比1:1混合；三元乙丙橡胶来自东莞胜浩塑胶，货号：SH
‑
5WEPDM，分子量50000；硫磺(CAS号：7704
‑
34
‑
9)来自湖北鑫润德化工；硫醇基苯并噻唑(CAS号：155
‑
04
‑
4)来自湖北万德化工。
[0023]实施例1：
[0024]步骤1：将150g浓度为1.2g/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲液(浓度)和50g无水乙醇混合，加入2g纳米碳化硼粉末，搅拌10min，加入4g盐酸多巴胺，在25℃下搅拌5h，离心、过滤得到混合液体；
[0025]步骤2：向100g步骤1所述混合液体中加入10gγ
‑
氨丙基三乙氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1：将三羟甲基氨基甲烷缓冲液和无水乙醇混合，加入纳米碳化硼粉末，搅拌10～15min，加入盐酸多巴胺，在25～35℃下搅拌5～8h，得到混合液体；步骤2：向步骤1所述混合液体中加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，升温至50～60℃，搅拌反应4～6h，离心、过滤、洗涤、干燥后与氧化石墨烯混合加入至乙醇溶液中，搅拌12h，抽滤、干燥得到复合材料；步骤3：将三元乙丙橡胶进行塑炼，待三元乙丙橡胶充分柔软后与稀土材料氢化钆、稀土分散剂、防老剂、复合材料混合密炼，待各材料充分分散后取出，静置24～30h得到生胶胶料；步骤4：将生胶胶料与硫磺、促进剂共混，打三角包3～4次，然后出片；两次硫化后得到产品。2.根据权利要求1所述的一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述混合液体中，各组分含量按重量计，150～200份三羟甲基氨基甲烷缓冲液、50～60份无水乙醇、2～5份纳米碳化硼粉末、4～5份盐酸多巴胺。3.根据权利要求1所述的一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材料的制备方法，其制备方法，其特征在于：步骤2中，各组分用量按重量计，100～120份步骤1中所述混合液体A；10～15份γ
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氨丙基三乙氧基硅烷；15～20份氧化石墨烯。4.根据权利要求1所述的一种基于稀土材料的伽马射线和中子辐射防护橡胶材...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兴均，魏嗣安，
申请(专利权)人：魏嗣安，
类型：发明
国别省市：