[發明專利]納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310059530.9
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103087522A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 董偉;劉宇光;侯靜;周巍
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院技術物理研究所
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K9/00;C08K3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，各種輻射技術被廣泛的應用于許多領域，在對這些輻射技術使用的同時，人們你也越來越關心輻射的防護問題。在航天航空和核電站領域的輻射防護，不僅需要材料質輕、對中子、γ射線和其他帶電粒子的綜合屏蔽性能，而且對材料的物理性能也有很高的要求。復合屏蔽材料把兩種或兩種以上不同物質相互組合，它可以發揮各種材料的優點，克服單一材料的缺點，在滿足綜合屏蔽性能的同時兼具良好的物理性能。

鉛硼聚乙烯是目前應用最廣泛的復合屏蔽材料，他對中子、γ射線均具有較好的屏蔽性能，它對γ射線的屏蔽率為20％～30％，但聚乙烯熔點較低僅為130℃，因而導致該復合材料的耐熱性能很差，并且聚乙烯、碳化硼粉和鉛粉只是簡單的共混，不能充分發揮其性能，嚴重制約其應用。

發明內容

本發明為解決現有屏蔽γ射線的復合材料耐熱性差的問題，而提供了納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料及其制備方法。

本發明的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料，其特征在于納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料按質量份數由89～98.99份的合成聚酰亞胺的原料，1～10份的納米硼酸鉛，0.01～1份的偶聯劑制成，其中合成聚酰亞胺的原料為二酐和二胺，二酐與二胺的摩爾比為1∶1。

本發明的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、按質量份數稱取89～98.99份的合成聚酰亞胺的原料，1～10份的納米硼酸鉛，0.01～1份的偶聯劑，其中合成聚酰亞胺的原料由摩爾比為1∶1的二酐和二胺組成，納米硼酸鉛的粒徑為小于50nm；

二、按步驟一稱取的納米硼酸鉛和偶聯劑的總質量與無水乙醇的質量比為1∶(24～26)，將納米硼酸鉛和偶聯劑加入到無水乙醇中，加熱至沸騰進行冷凝回流反應，反應時間為1.5～2.5h，然后進行干燥；

三、按步驟一稱取的二胺的質量與二甲基乙酰胺的質量比為(7～8)∶100，將步驟二后的產物和二胺加入到二甲基乙酰胺中，在超聲頻率為90～110Hz室溫下攪拌至完全溶解，再加入步驟一稱取的二酐，繼續在超聲頻率為90～110Hz室溫下攪拌1.5～2.5h，得到聚酰胺酸混合溶液；

四、將步驟三得到的聚酰胺酸混合溶液通過均膜機均勻的鋪在玻璃上，然后放入電熱鼓風烘箱中以升溫速率為30～50℃/30min，由溫度為80℃升溫至溫度為320℃，冷卻后放入蒸餾水中浸泡脫膜，得到納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料。

本發明的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料的制備方法，先將納米硼酸鉛和偶聯劑進行處理后，與二胺一起加入到溶劑二甲基乙酰胺中，當二胺完全溶解后再加入二酐，超聲條件下進行反應，然后用均膜機涂覆在玻璃上，干燥后冷卻至室溫最后蒸餾水中脫模得到納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料，本發明的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料是一種有機-無機復合材料，兼具硼酸鉛的γ射線屏蔽性能和熱中子吸收性能，以及聚酰亞胺的耐輻射性能和耐熱性能，其γ射線屏蔽率高達35％，溫度高達580℃時僅分解了4％～5％，γ射線屏蔽率相比于現有γ射線屏蔽材料提高了5％左右，耐熱性相比于鉛硼聚乙烯提高了200％，且本發明的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料其拉伸強度為120～132MPa，斷裂伸長率為12％～20％，綜合性能優異，可應用于輻射防護領域。

附圖說明

圖1為實施例1的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料熱重曲線圖；

圖2為實施例2的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料熱重曲線圖；

圖3為實施例3的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料熱重曲線圖；

圖4為實施例4的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料熱重曲線圖；

圖5為實施例5的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料熱重曲線圖；

圖6為實施例1的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料掃描電鏡照片；

圖7為實施例2的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料掃描電鏡照片；

圖8為實施例3的納米硼酸鉛/聚酰亞胺輻射防護復合材料掃描電鏡照片。

具體實施方式

本發明的技術方案不局限于以下具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。