[發明專利]一種柔性低氫中子屏蔽材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810051929.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108250557B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 程志毓;邱永福;常學義;范洪波
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08K3/38;C08J3/24;G21F1/10
• 代理公司: 廣東恩典律師事務所 44549
• 代理人: 張紹波

本發明提供一種柔性低氫中子屏蔽材料及其制備方法，其中制備方法為：將20份乙烯?聚醋酸乙烯共聚物、0.2~1.4份過氧化二苯甲酰、0.1~0.8份過氧化二異丙苯或雙叔丁基過氧異丙基苯，與一定量的甲苯進行混合，加熱條件下進行攪拌至溶解均勻，加入80份碳化硼后進行加熱，再放進模具中，在預設的壓力條件下加熱至110～130℃保持10～60分鐘，升高溫度至140～170℃保持10～60分鐘，冷卻去模，得到柔性低氫中子屏蔽材料。由于乙烯?聚醋酸乙烯共聚物較現有的材料而言提高了柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能，因此只需添加較低的質量百分比含量作為基材，就可以達到較佳的柔性性能，同時減少添加量降低了整體氫含量，能更加有效地屏蔽中子。

技術領域

本發明涉及中子屏蔽材料領域，具體涉及一種柔性低氫中子屏蔽材料及其制備方法。

背景技術

隨著原子能工業、放射醫學和國防科研的迅速發展，中子領域的研究也在不斷深入。由于中子的穿透力較強的特點，容易對周邊物體和人員產生輻照損傷，因此須利用核屏蔽材料對中子進行屏蔽，防止對人造成傷害。

中子屏蔽材料對中子屏蔽的作用分快中子慢化和慢中子吸收兩種。快中子慢化是指快中子與鐵、鎢等重核元素發生非彈性散射，或與氫等輕核元素發生彈性散射后，快中子的能量被散射損失，從而轉變為慢中子。慢中子吸收是指硼、鋰、部分稀土元素等的化合物具有較大慢中子吸收截面，可以很好的吸收慢中子，特別是含硼元素的材料，如碳化硼（B₄C）是最常見的中子吸收體，其具有價格便宜、慢中子吸收截面大、成型加工較方便、熱穩定性好、吸收中子后沒有較強的γ射線二次輻射，易于防護等優點，B₄C廣泛被用作中子屏蔽材料功能填料。

近年來，在中子屏蔽材料中，對結構復雜或者位置特殊的器件表面進行包裹屏蔽以及軍民用中子防護服材料的制備，都要求材料具備易于切割、彎折、柔性等特征。國內外對于柔性中子屏蔽材料開展了部分工作，研制出如鉛硼聚乙烯、玻璃纖維（或碳纖維）/環氧樹脂/B4C復合材料、氮化硼（BN）／高密度聚乙烯復合材料、B₄C／SEBS熱塑性彈性體復合材料、B4C／丁苯橡膠（SBR）復合材料等柔性中子屏蔽材料。

盡管目前國內外有一些柔性中子屏蔽材料的研究，但這些柔性中子屏蔽材料通常利用較高質量百分比含量的高分子彈性體作為基材以確保柔性性能，由于一般高分子彈性體基材本身氫含量比較高，使得復合材料整體氫含量高，因此很難滿足彈性（非彈性）散射背底敏感器件的中子屏蔽需求。

發明內容

為解決上述問題，本申請提供一種柔性低氫中子屏蔽材料及其制備方法，該柔性低氫中子屏蔽材料的氫含量低，可滿足彈性（非彈性）散射背底敏感器件的中子屏蔽需求，同時也能保持良好的柔韌性和抗張強度。

根據第一方面，一實施例中提供一種柔性低氫中子屏蔽材料，柔性低氫中子屏蔽材料包括以下組分：

20份乙烯-聚醋酸乙烯共聚物；

0.2~1.4 份過氧化二苯甲酰；

0.1~0.8份過氧化二異丙苯或雙叔丁基過氧異丙基苯；

80份碳化硼，以及

一定量的甲苯；

柔性低氫中子屏蔽材料是由上述組分混合后，在110~170℃的溫度條件和預設的壓力條件下交聯得到的柔性低氫中子屏蔽材料。

進一步地，乙烯-聚醋酸乙烯共聚物中聚醋酸乙烯的含量為5～40%。

進一步地，柔性低氫中子屏蔽材料的密度為1.3～1.6 g/cm³。

進一步地，柔性低氫中子屏蔽材料的氫含量為1.5～2.6*10²² atom/cm³。