[發(fā)明專利]一種超低氫防中子輻射材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710384969.7
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107189419A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅剛;王建平;曹建偉;祁博
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市奧能工程塑料有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08K13/02;C08K3/38;C08K5/20;C08K5/526;C08K3/16;C08K5/548;C08K5/544;C08K5/134;C08K3/08;C08K5/3492;C08K3/04
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44215
• 代理人: 李月俄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防中子輻射領(lǐng)域，具體涉及一種超低氫中子輻射材料及其制備方法。

背景技術(shù)

人類對于核能的利用和開發(fā)越來成熟，核科學(xué)技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航天、醫(yī)學(xué)和探測檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，給人類帶來巨大的裨益，也帶動了各領(lǐng)域在前沿科學(xué)的發(fā)展。然而，各種核輻射如X射線、γ射線特別是高LET中子輻射對職業(yè)人員、公眾和環(huán)境生物的有害影響引起國際防護領(lǐng)域的極大關(guān)注。中子是原子核的組成部分，與質(zhì)子大小類似，與γ射線一樣不帶電。因此，中子與原子核或電子之間沒有靜電作用；當(dāng)中子與物質(zhì)相互作用時，主要是和原子核內(nèi)的核力相互作用，與外層的電子不會發(fā)生作用，核所占據(jù)的體積是非常小的，所以中子對物質(zhì)具有極強的穿透力，對人體產(chǎn)生的危險比同劑量的射線更為嚴(yán)重。

研究表明，對于中子屏蔽，水、石蠟、木材和聚乙烯、聚丙烯等富氫材料多能較好的慢化中子，但是這些材料不能夠吸收中子。對人體產(chǎn)生巨大危害的其實是中子輻射，人體受中子輻射后，腸胃和雄性腺會嚴(yán)重?fù)p傷、誘導(dǎo)腫瘤的生物效應(yīng)高、并易導(dǎo)致早期死亡，同時受損傷的機體易感染且程度重。而且富氫材料對中子的慢化后絕大部分情況下會產(chǎn)生二次射線，帶來二次污染。對于一些特殊的領(lǐng)域，對中子防輻射材料是不允許有氫元素的存在或需要嚴(yán)格控制氫元素的含量。

目前首選的不含氫元素的防中子輻射材料是碳化硼、石墨、硼砂、鎢粉和鉛粉等，雖然人們都期望將材料中的氫元素降低，但目前現(xiàn)有技術(shù)最大的困難在于：按照傳統(tǒng)的配方和工藝，在提高了低氫元素的防中子輻射材料的添加量之后，材料的機械性能等會受到較大的影響，無法應(yīng)用到實際的生產(chǎn)使用中，所以即便目前人們都希望增加防中子輻射材料的添加量，但依然無法克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超低氫防中子輻射材料，極大的增加了材料中無氫防中子吸收劑的含量，能夠很好的起到防中子輻射的作用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種超低氫防中子輻射材料，包括如下重量百分比的原料：

低粘度PA3.2%-48.8%

無氫防中子吸收劑50%-90%

抗氧劑0.1%-0.4%

銅鹽0.1%-0.4%

硅烷偶聯(lián)劑1%-6%，

上述原料的總和為100%；

其中，所述無氫防中子吸收劑為碳化硼、石墨、硼砂、鎢粉和鉛粉中至少一種。上述物質(zhì)的添加都會增強防中子輻射效果，但現(xiàn)有技術(shù)中，其添加量越大，材料的機械性能越差。

為了克服這個問題，本發(fā)明選擇低粘度PA（尼龍）為基材，低粘度PA基材上含有酰胺極性基團，能夠很好的與無氫防中子吸收劑結(jié)合，極大的增加本發(fā)明超低氫防中子輻射材料中無氫防中子吸收劑的添加量，并且使制得的超低氫防中子輻射材料具有很強的機械強度。

常規(guī)選用SEBS，PP，PE等材料作為基材加入高含量的無氫防中子吸收劑，添加的無氫防中子吸收劑根本無法被基材的樹脂侵潤，基材和無氫防中子吸收劑無法結(jié)合，制得的材料機械強度很低，容易破碎，使用價值較低。

而低粘度PA因為粘度低、分子量低、酰胺基團的比例高，與無氫防中子吸收劑可以更牢固的結(jié)合，并且因為低粘度PA的粘度低，無氫防中子吸收劑也能更好的在基材中均勻分散。

本發(fā)明再通過硅烷偶聯(lián)劑的配伍添加使低粘度PA與無氫防中子吸收劑更好的結(jié)合，硅烷偶聯(lián)劑在兩者直接起到橋梁的作用，使制得的超低氫防中子輻射材料的機械強度更強。

本發(fā)明超低氫防中子輻射材料中極大的增加了無氫防中子吸收劑的添加量，最高可達(dá)到90%的添加量，其防中子輻射的效果大大增強，對人體起到良好的保護。

本發(fā)明超低氫防中子輻射材料中減少了其他含氫物質(zhì)的加入，具有很好的防中子輻射功能，同時避免了富氫材料對中子的慢化后產(chǎn)生的二次射線帶來的二次污染。

無氫防中子吸收劑中，碳化硼、石墨、硼砂、鎢粉和鉛粉是較好的無氫防中子吸收劑，另外石墨和硼砂成本較低，添加石墨和硼砂可以降低原料成本。

進一步的，所述超低氫防中子輻射材料中，可以優(yōu)選采用以下幾種組合方式：（1）總重量含量為50%-90%的碳化硼；（2）總重量含量為50%-90%的鎢粉；（3）總重量含量為50%-90%的鉛粉；（4）總含量為50%-90%的碳化硼、鎢粉，其重量百分比為1:0-0.8；（5）總重量含量為50%-90%的碳化硼、石墨，其重量比為1:0-0.5；（6）總重量含量為50%-90%的碳化硼、鎢粉，其重量比為1:0-3.5。