[發明專利]聚丙烯酸鉛基環氧樹脂輻射防護復合材料及制備方法

無效

• 申請號: 200910184871.2
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101693760A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 張瑜;戴耀東;陳達
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C08G59/16
• 分類號: C08G59/16;G21F1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯酸鉛基環氧樹脂復合材料輻射復合材料及制備方法。

背景技術

隨著科技的發展，各種輻射已經廣泛的應用于許多領域，在對這些輻射使用的同時，人們也越來越關注輻射的防護問題。在對核電站和航空航天領域的輻射防護，不僅需要材料具有質地輕、體積小和對中子、帶電粒子、X和γ射線的綜合防護性能，而且對材料的機械物理性能也有很高的要求。傳統的屏蔽材料一般選用混凝土、水泥、鉛板等物質，后來逐步開發生產了一系列以鉛或鉛的化合物為填料的有機或無機材料，這些材料大多密度高，體積大，對高能射線防護性能差，難以滿足以上領域的防護需求。現在市面上的環氧樹脂也具有優良的材料力學性能和中子、γ射線耐受性能，是比較理想的輻射防護材料。但環氧樹脂固化后交聯密度高，呈三維網狀結構，存在較大的內應力，有質脆、耐疲勞性和耐濕熱性差等缺陷，很大程度地限制了其在核電和航天事業中的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種質輕、均勻、力學性能和防護效果突出的聚丙烯酸鉛基環氧樹脂復合材料。

本發明的另一個目的是提供一種上述復合材料的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：由丙烯酸鉛50～80份、環氧樹脂80～100份、偶聯劑5～10份和固化劑50～70份組成，以重量份計；所述環氧樹脂為E型環氧樹脂中的任意一種或多種混合；所述偶聯劑為硅烷偶聯劑任意一種或多種混合；所述固化劑為650型聚酰胺固化劑或二乙烯三胺；所述E型環氧樹脂為E-51、E-44，E-20或E-42型環氧樹脂；所述硅烷偶聯劑為甲基三甲氧基硅烷偶聯劑；

制備本發明的復合材料的方法依次由以下步驟組成：

(a)將丙稀酸鉛加入硅烷偶聯劑中；

(b)將該溶液攪拌均勻；

(c)向該溶液中加入E型環氧樹脂；

(d)攪拌至白色混合液；

(e)對白色混合液進行γ輻射，劑量為50～100KGy，至白色混合液變成半透明凝膠；

(f)將凝膠與固化劑混合均勻后澆注到模具中；

(g)在干燥箱中固化，然后脫模成型。

各物質的結構式如下：

結構式(A)代表E-51型環氧樹脂，(B)代表丙稀酸鉛，(C)代表聚丙烯酸鉛基環氧樹脂復合材料，式中m為10～20，n為10～20的整數。

本發明的有益效果是，聚丙烯酸鉛基環氧樹脂復合材料這種復合材料的強度和韌性與純的環氧樹脂相比較有了很大的提高。復合材料的質量吸收系數高于純鉛，是一種屏蔽性能十分突出的材料。復合材料密度低，具有良好的力學性能，可以代替笨重的鉛門。復合材料可以澆鑄成型，易于制成形狀復雜的防護材料，而且易于控制尺寸誤差，適合用于對形狀有特殊要求的防護領域。復合材料制備方法簡便，成本低廉，可以在較低溫度下合成，適用于工廠化生產。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明：

圖1為本發明材料結構表證圖。從圖中可以看出γ輻照后凝膠為兩相聚合物共混體系，其分散形態呈明顯的海-島結構。即聚丙烯酸鉛以分散相(島相)形式均勻的散布于環氧樹脂基體(海相)中，分散相粒徑約5nm。

圖2本發明材料復合材料的拉伸圖，其中A為純環氧樹脂拉伸曲線，B為復合材料拉伸曲線。從圖可以看出復合材料的拉伸強度較純環氧樹脂有明顯的提高。斷裂伸長率也明顯增加，表明復合材料的抗拉能力比純環氧樹脂有明顯提高。

圖3本發明材料三點彎曲曲線圖，其中A為純環氧樹脂彎曲曲線，B為復合材料彎曲曲線，從圖中表格可知復合材料的彎曲最大壓力較純環氧樹脂均有明顯的提高，彎曲最大位移提高2倍以上，表明復合材料的抗彎能力比純的環氧樹脂有明顯提高。

圖4為本發明材料和純環氧樹脂的斷面SEM圖。(a)和(b)分別是純環氧樹脂和復合材料拉伸斷面的SEM圖，(c)和(d)分別是純環氧樹脂和復合材料三點彎曲斷面SEM圖。從斷面SEM可知純環氧樹脂拉伸和彎曲斷面都呈現典型的解理斷裂的特征，其中A為解理臺階，B為河流花樣，表明純環氧樹脂為脆性斷裂。而復合材料的斷面特征為準解理斷裂，呈一定的韌性斷裂。從斷口形貌可以推測出，復合材料的韌性和強度較純環氧樹脂會有較大提高。

具體實施方式

下面通過實施例的方式，對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例1