[發明專利]一種高透光的中子屏蔽復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110403604.0
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113121977A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 熊厚華;高潔;杜紀富;曾正魁;陳志遠
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08K3/22;C08K9/06;C08K5/134
• 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

本發明提供了一種高透光的中子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。1)將偶聯劑溶于適量丙酮，加入納米氧化釓后，超聲處理30?50分鐘，得到表面改性的納米氧化釓；2)將PC基料在120?130℃條件下干燥至含水量低于0.02％；3)按照重量比將改性過的納米氧化釓與干燥的PC及抗氧劑混合均勻；4)將混合料加入到雙螺桿擠出機中，在240?270℃下熔融擠出，螺桿機轉速為200?600rpm，經過熔融擠出，冷卻造粒即得復合材料。本發明具有高透光性、且能夠屏蔽中子等優點。

技術領域

本發明屬于核輻射防護材料技術領域，涉及一種高透光的中子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。特別是中子具有非常強的穿透性，比伽瑪射線更加難以屏蔽。而具有中子輻射場的應用較多，如核電廠、核潛艇、各類實驗研究堆、中子加速器、同位素中子源等。

目前已研發了各種中子屏蔽材料，如水泥基或不銹鋼含中子吸收劑材料、聚乙烯基的復合材料等，這些防核輻射材料均存在一些缺點，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密度太大，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，Teva、別是絕大多數屏蔽材料透光性差，這就限制了材料在某些需要透光要求的環境下使用，如核反應堆觀察窗、熱室窗、護目鏡等。

聚碳酸酯為五大工程塑料之一，具有優越的綜合性能。由于其結構上的特殊性，已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯的分子鏈上含有苯環和碳酸脂結構,因此,其分子鏈的剛性非常大，它具有優良的光學性能、抗沖擊性能、耐熱性、耐寒性能及耐磨性能。目前廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健等領域,隨著改性研究的不斷深入,正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。

稀土元素中釓的中子吸收截面比常用硼高很多，釓的熱中子吸收截面約為48000b，硼的熱中子吸收截面約為3800b，釓的中子吸收截面約是硼的12倍。將氧化釓填充到PC中制備復合材料，可以兼得PC材料優異的光學性能、力學性能和中子屏蔽性能。

發明內容

本發明的第一個目的是針對現有的技術存在的上述問題，提供一種高透光的中子屏蔽復合材料，本發明所要解決的技術問題是提供一種具有高透光性的、能夠屏蔽中子的復合材料。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種高透光的中子屏蔽復合材料，其特征在于，以高分子材料PC為基體材料，以納米氧化釓作為中子吸收劑，通過熔融共混方式制備得到所述復合材料；所述復合材料由以下質量份數配比的原料組合而成：90-100份的聚碳酸酯、中子吸收劑1-10份、抗氧劑0.5-2份、偶聯劑0.1-1份。

進一步的，所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯。

進一步的，所述中子吸收劑為納米氧化釓。

進一步的，所述納米稀土氧化物的粒徑小于100nm，在復合材料中的配比為1-10份。

進一步的，所述抗氧劑為1010、1076或亞磷酸三苯酯中的一種。

進一步的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑KH560或KH570中的一種。

本發明的第二個目的是針對現有技術存在的問題，提出制備上述復合材料的方法。

一種高透光的中子屏蔽復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)將偶聯劑溶于適量丙酮，加入納米氧化釓后，超聲處理30-50分鐘，得到表面改性的納米氧化釓；

2)將PC基料在120-130℃條件下干燥至含水量低于0.02％；

3)按照重量比將改性過的納米氧化釓與干燥的PC及抗氧劑混合均勻；