[發(fā)明專利]一種中子伽瑪屏蔽復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110284063.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112961467A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 熊厚華;杜紀富;曾正魁;高潔;陳志遠
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/06;C08K3/22;G21F1/10
• 代理公司: 咸寧鴻信專利代理事務所(普通合伙) 42249
• 代理人: 劉喜

本發(fā)明提供了一種中子伽瑪屏蔽復合材料及其制備方法，屬于核輻射屏蔽材料技術領域。該復合材料是由以下重量份配比的原料組合而成：環(huán)氧樹脂90?110份；室溫固化劑10?40份；納米稀土氧化物10?30份；偶聯(lián)劑1?5份。其中，稀土氧化物主為具有強中子吸收能力的氧化釓以及具有良好伽瑪衰減能力的氧化釔、氧化鐿、氧化釤、氧化銪等中任意一種或幾種混合。本發(fā)明所提供復合材料兼具優(yōu)異的中子和伽瑪屏蔽性能、良好的力學性能、抗老化性能，且其制備方法簡單。

技術領域

本發(fā)明屬于核輻射屏蔽材料技術領域，涉及一種中子伽瑪屏蔽復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著核技術利用的越來越廣泛，以及人們對輻射安全要求越來越高，核輻射防護受到更加廣泛的重視。特別是同時需要屏蔽中子和伽瑪射線具有相當?shù)碾y度，在某些特定應用場合不僅要考慮材料的屏蔽性能還需要考慮其強度、耐溫、抗輻射、耐腐蝕等性能。

目前，國內(nèi)外研發(fā)了各種各樣的中子或伽瑪蔽材料，而中子伽瑪混合屏蔽的材料相對較少。中子伽瑪混合屏蔽材料一般是在基材中填充中子吸收截面大及伽瑪衰減能力強的材料。其中，基材主要為具有慢化中子能力且兼具一定強度、耐溫、耐腐蝕能力的材料，如常用的聚乙烯、不銹鋼、混凝土等；中子吸收截面大的材料主要為含硼或含釓化合物；伽瑪衰減能力強的材料主要為高質(zhì)子數(shù)材料，如常用的鉛、鎢、稀土材料等。目前研發(fā)的各類中子伽瑪混合屏蔽材料存在些缺點，如聚乙烯基的屏蔽材料不耐溫；不銹鋼、混泥土基的屏蔽材料質(zhì)量太重，不便于推廣利用；還有些復合材料其制備工藝復雜，造價昂貴，又或是屏蔽效果不能兼顧中子和伽瑪。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的是針對現(xiàn)有的技術存在的上述問題，提供一種中子伽瑪屏蔽復合材料，本發(fā)明所要解決的技術問題是制得一種同時具有中子和伽瑪輻射混合場的屏蔽材料。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：一種中子伽瑪屏蔽復合材料，其特征在于，以富含氫的環(huán)氧樹脂為基體材料，以被偶聯(lián)劑處理后的納米稀土氧化物作為中子吸收劑和伽瑪減弱劑，通過室溫固化劑將環(huán)氧樹脂和納米稀土氧化物交聯(lián)固化制備得到所述中子伽瑪屏蔽復合材料；所述環(huán)氧樹脂的質(zhì)量份數(shù)為90-110份，所述室溫固化劑的質(zhì)量份數(shù)為10-40份，所述納米稀土氧化物的質(zhì)量份數(shù)為10-30份，所述偶聯(lián)劑的質(zhì)量份數(shù)為1-5份。

進一步的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂。

進一步的，所述室溫固化劑為脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺中的一種或多種的混合物。

進一步的，所述偶聯(lián)劑為有硅烷偶聯(lián)劑。

使用偶聯(lián)劑可以使填充的納米氧化顆粒與環(huán)氧樹脂結(jié)合更緊密，從而提高材料性能。

進一步的，所述納米稀土氧化物的粒徑小于100nm。

使用納米級填充材料可使其在環(huán)氧樹脂中分散更加均勻且結(jié)合緊密，從而制備出屏蔽效果更好、材料強度相對較高的復合材料。

進一步的，所述納米稀土氧化物采用氧化釓作為中子吸收劑，采用氧化釔、氧化釤、氧化銪中一種或多種的混合物作為伽瑪減弱劑。

進一步的，所述中子吸收劑與伽瑪減弱劑的質(zhì)量比為1:(5-10)。

進一步的，所述納米稀土氧化物經(jīng)由丙酮和偶聯(lián)劑進行表面處理。

本發(fā)明的第二個目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提出制備上述復合材料的方法。

一種中子伽瑪屏蔽復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)、將納米稀土氧化物加入到丙酮和有機硅偶聯(lián)劑中，再將其置于超聲分散器中超聲分散得到稀土氧化物混合懸濁液，其中，超聲溫度控制在40-50℃之間，超聲時間為20-40分鐘；