【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及放射性废物处理，具体涉及一种端环氧基硅烷改性纳米粒子及制备方法和环氧树脂固化物。
技术介绍
1、废树脂是压水堆核电站中产生的常见放射性废物之一，也是核电站中较难处理的放射性废物。对于高放射性废树脂一般采用玻璃固化进行处置，针对中、低放射性废树脂处理问题，目前开发了多种不同的处理技术，包括水泥固化、沥青固化、聚合物固化、热态压实、装高整体容器、湿法氧化、焚烧、蒸汽重整等。其中水泥固化是应用最广泛的一种处理方式，其固化工艺流程简单，但存在废物包容率低、最终废物包产量大，不符合废物最小化原则，同时也存在核素浸出率较高以及长时间处置过程中由于废树脂膨胀而造成的固化体性能降低等问题。
2、通过对比各种处理技术发现，聚合物固化技术处理放射性湿废物增容较少、技术比较成熟，在国外有工程应用移动式的聚合物固化装置处理核电厂产生的废树脂。
3、然而，在实际应用中，核电厂将废树脂在钢桶内固化为200l的固化体进行转运与封存，环氧树脂在规模化处理放射性废物时，由于在固化分子交联过程中本身结构变化等因素，在固化后容易发生体积收缩，这样固化体与钢桶铜壁之间容易出现缝隙而引发安全问题，这给其规模化应用带来障碍。
4、有研究表明，添加一定比例的填料有助于提高材料固化后的力学性能，同时降低固化收缩和热膨胀系数。填料的加入一方面造成固化体系官能团密度的降低，另一方面，填料所占用的体积在固化过程中并没有随着反应的进行而发生改变，从而减缓了反应体系的体积收缩。填料的形状及粒子尺寸对光固化体系的收缩程度具有一定影响，据报
技术实现思路
1、为了解决现有环氧树脂固化收缩率高的问题，本专利技术提出了一种端环氧基硅烷改性纳米粒子及制备方法和环氧树脂固化物。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种端环氧基硅烷改性纳米粒子，所述端环氧基硅烷改性纳米粒子是由带有端乙烯基的硅烷修饰的球形纳米粒子环氧化而成；
4、所述带有端乙烯基的硅烷的结构式如下：，其中，n为2~10的整数；
5、所述带有端乙烯基的硅烷修饰的球形纳米粒子的氨基面密度为7.3nmol/cm2~30nmol/cm2。
6、优选地，所述球形纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝、氧化钛中的一种或至少两种的混合物。
7、本专利技术还提供一种上述端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
8、s1、将球形纳米粒子用弱酸进行腐蚀，得到酸处理后的球形纳米粒子；
9、s2、将所述酸处理后的球形纳米粒子与带有端乙烯基的硅烷进行反应，得到带有端乙烯基的硅烷修饰的球形纳米粒子；
10、s3、用过量的30%的双氧水进行环氧化反应，反应后水洗，萃取，蒸馏，干燥，得到无色液体产物。
11、优选地，所述弱酸选自氢氟酸、草酸与马来酸中的一种或多种。
12、优选地，所述弱酸中酸的浓度为10wt%~35wt%。
13、优选地，所述球形纳米粒子与弱酸的比例为1g：10ml~100ml。
14、本专利技术还提供一种环氧树脂固化物，由包含以下质量份数的原料制备而成：
15、环氧基体树脂100份、固化剂20份~40份和填料30份~50份；
16、所述环氧基体树脂为e-51与e-44的混合物；
17、所述填料为上文所述端环氧基硅烷改性纳米粒子；
18、所述固化剂为芳香醚酮改性聚醚胺和f-100的混合物，所述芳香醚酮改性聚醚胺的结构式如下：
19、。
20、优选地，所述e-51和e-44的混合质量比为40~70：30~60。
21、优选地，所述芳香醚酮改性聚醚胺和f-100的混合质量比为60~80：20~40。
22、本专利技术还提供一种上述环氧树脂固化物的应用，具体可应用于中低放射性废树脂的包覆处理中。
23、与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果为：
24、本专利技术提供了一种端环氧基硅烷改性纳米粒子及以其为核心成分的低固化收缩率环氧树脂材料，该端环氧基硅烷改性纳米粒子在室温下呈现液态，可以与环氧基体树脂以及固化剂以任意比例混合均匀，并且可以参与到环氧树脂交联网络当中，大大减小了环氧树脂规模固化时的收缩率；同时其对废树脂的包容率为65%的情况下也可远高于gb14569.2-1993《低、中水平放射性废物固化体性能要求塑料固化体》标准中的相关要求。
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1.一种端环氧基硅烷改性纳米粒子，其特征在于，所述端环氧基硅烷改性纳米粒子是由带有端乙烯基的硅烷修饰的球形纳米粒子环氧化而成；
2.根据权利要求1所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子，其特征在于，所述球形纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝、氧化钛中的一种或至少两种的混合物。
3.一种如权利要求1或2所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述弱酸选自氢氟酸、草酸与马来酸中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述弱酸中酸的浓度为10wt%~35wt%。
6.根据权利要求3所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述球形纳米粒子与弱酸的比例为1g：10mL~100mL。
7.一种环氧树脂固化物，其特征在于，由包含以下质量份数的原料制备而成：
8.根据权利要求7所述的环氧树脂固化物，其特征在于，所述E-51和E-44的混合质量比为
9.根据权利要求7所述的环氧树脂固化物，其特征在于，所述芳香醚酮改性聚醚胺和F-100的混合质量比为60~80：20~40。
10.一种如权利要求7~9中任一项所述的环氧树脂固化物的应用，其特征在于，应用于中低放射性废树脂的包覆处理中。
...【技术特征摘要】
1.一种端环氧基硅烷改性纳米粒子，其特征在于，所述端环氧基硅烷改性纳米粒子是由带有端乙烯基的硅烷修饰的球形纳米粒子环氧化而成；
2.根据权利要求1所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子，其特征在于，所述球形纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝、氧化钛中的一种或至少两种的混合物。
3.一种如权利要求1或2所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述弱酸选自氢氟酸、草酸与马来酸中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的端环氧基硅烷改性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述弱酸中酸的浓度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓子奇，邓鹏飏，
申请(专利权)人：长春中科赫帝森材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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