[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

本申請提供一種多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料及其制備方法，所述方法采用模板物及漿體I制備預制體基體，再向預制體基體中注入漿體II制備多孔陶瓷基體，再向多孔陶瓷基體中注入中子屏蔽混合填料，固化后得到多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料。用本申請提供方法制備的多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料具有重量輕、耐高溫、抗侵蝕、導熱系數高、物理性能良好及中子屏蔽性能優異等特點，并且，所述方法制備工藝簡單，成品率高、成本低廉。

本申請要求在2019年12月31日提交中國專利局、申請號為201911407994.8、發明名稱為“一種多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料及其制備方法”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明屬于核輻射屏蔽材料技術領域，具體涉及一種多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著核能與核技術的不斷發展，射線應用已經深入到航空、醫學、安檢、農業、工業等各個領域，其防護問題也引起了世界各國的重視，核安全問題逐漸走進人們的視野。為減少核輻射對人們生活環境的影響，輻射屏蔽材料的研究得到迅猛的發展。由于中子是一種不帶電的粒子，中子穿過物質時會與靶物質的原子核發生相互作用。中子本身具有比電子與γ射線更強的穿透能力，對人體造成的傷害比同等級吸收劑量下的電子、γ射線以及X射線更大。所以，利用中子屏蔽材料屏蔽中子以減少中子對機器或人員的傷害變得尤為重要。然而，隨著核技術的快速發展，新型核設施及其復雜的工況環境對中子屏蔽材料提出更高的性能要求，傳統中子屏蔽材料由于機械強度不高、高溫性能差、體積密度大、耐腐蝕性能差、制備工藝復雜且成本高等問題而無法滿足復雜化和多樣化的需求。因此，研制輕質高性能的中子屏蔽材料已成為許多科技工作者丞待解決的問題。

現有技術中存在的中子屏蔽材料，如中國專利CN201210156866，公開了一種以超高分子量聚乙烯、硼化合物、硬脂酸或其鹽為主要成分，再加入防霉劑、阻燃劑和偶聯劑，通過熱壓成型、加壓冷卻等方式制得中子屏蔽材料，但是該方法制備的復合材料力學性能差；中子屏蔽性能低；耐高溫性能和耐腐蝕性能差。

又如中國專利CN201811611745，公開了一種將鋁合金粉、碳纖維、碳化硼高速震動球磨混合均勻，并在真空燒結爐內高溫熱壓成型，然后在熱軋機上軋制成碳纖維增強鋁基碳化硼中子屏蔽材料，但是該方法所制備的中子屏蔽劑耐腐蝕性能差；體積密度大；并且制備工藝復雜，成品率低，價格昂貴。

發明內容

為解決中子屏蔽材料力學性能差、重量大、抗侵蝕作用弱等問題，本申請提供一種多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料及其制備方法，用本申請提供方法制備的多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料具有重量輕、耐高溫、抗侵蝕、導熱系數高、物理性能良好及中子屏蔽性能優異等特點，并且，所述方法制備工藝簡單，成品率高、成本低廉。

本申請的目的在于提供以下幾方面：

第一方面，本申請提供一種制備多孔陶瓷互穿網絡中子屏蔽復合材料的方法，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。