[發明專利]一種多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010024940.X
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111153712A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 黑大千;孫愛赟;蔡平坤
• 申請（專利權）人: 南京即衡科技發展有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B38/00;C04B35/10;C04B35/48;C04B41/84;G21F1/06
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種制備多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，將預制體微粉、第一分散劑、第一結合劑與水混合，混合制得漿體Ⅰ；

步驟2，將陶瓷基體微粉、中子屏蔽微粉、第二分散劑與水混合，混合制得漿體Ⅱ；

步驟3，將模板物浸入漿體Ⅰ中，清除所述模板物大孔中的漿體I，干燥，升溫，保溫，得到預制體，再用漿體Ⅱ對所述預制體進行二次浸漬，浸漬后清除所述預制體大孔中的漿體II，干燥后燒結，冷卻后得到多孔陶瓷基體；

步驟4，將中子慢化劑加熱至其熔融溫度，加入中子吸收劑，攪拌；再注入固化劑，繼續攪拌，得到中子屏蔽混合填料；

步驟5，用表面處理劑處理步驟3制備的多孔陶瓷基體并將其放入模具中；再將步驟4制備的中子屏蔽混合填料注入所述模具，真空固化，脫模。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預制體微米包括氧化鋁微粉、氧化鋯微粉、高嶺土、鋯英砂和粉煤灰中的至少一種，更優選地，所述預制體微粉包括氧化鋁微粉和氧化鋯微粉。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述氧化鋁微粉與氧化鋯微粉的重量比為氧化鋁微粉:氧化鋯微粉＝(60～80):(20～40)，優選為(65～75):(25～35)，例如75:25。

4.根據權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述預制體微粉、第一分散劑、第一結合劑與水的重量比為預制體微粉的重量:第一分散劑的重量:第一結合劑的重量:水的重量＝(80～120):(0.1～1):(0.1～0.5):(20～50)，優選為(90～110):(0.3～0.8):(0.2～0.4):(25～45)，例如，100:0.6:0.4:35。

5.根據權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基體微粉包括氧化鋁、氫氧化鋁和碳酸鈣中的至少一種。

6.根據權利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述中子屏蔽微粉為具有中子屏蔽作用的的中子吸收劑，優選氧化釓、硼酸鋁和硼酸鎂中的至少一種，例如氧化釓。

7.根據權利要求1至6任一項所述的方法，其特征在于，步驟2中，所述陶瓷基體微粉、中子屏蔽微粉、第二分散劑與水的重量比為陶瓷基體微粉的重量:中子屏蔽微粉的重量:第二分散劑的重量:水的重量＝(70～110):(8～12):(0.1～0.8):(30～55)，優選為(80～100):(9～11):(0.3～0.7):(35～50)，例如，90:10:0.7:45。

8.根據權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，所述中子慢化劑為聚乙烯或環氧樹脂，優選為環氧樹脂；

所述中子吸收劑包括碳化硼、氧化釓以及氮化硼中的至少一種，優選為碳化硼；

所述固化劑包括三乙醇胺、聚酰胺以及聯苯胺中的至少一種，優選為三乙醇胺。

9.根據權利要求1至8任一項所述的方法，其特征在于，所述表面處理劑包括硅烷偶聯劑KH-550、硅烷偶聯劑KH560和硅烷偶聯劑KH570中的至少一種，優選為硅烷偶聯劑KH560。

10.根據權利要求1至9任一項所述方法制備的多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料，其特征在于，所述中子屏蔽復合材料常溫耐壓強度為90～135MPa；體積密度為1.1～1.7g/cm³；導熱系數為3.0～5.5W·m^-1·K^-1；熱分解溫度超過350℃；厚度為1cm的復合材料快中子屏蔽率超過35％，熱中子屏蔽率超過99％。