[發(fā)明專利]一種硼基材料改性的稀土氧化物空間n-γ混合場輻射屏蔽的復合涂層及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113969078B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 吳曉宏;李楊;秦偉;盧松濤;洪楊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C09D7/62
• 分類號: C09D7/62
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

本發(fā)明公開了一種硼基材料改性的稀土氧化物空間n?γ混合場輻射屏蔽的復合涂層及其制備方法，屬于功能材料制備技術領域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有稀土金屬氧化物受到輻射會產(chǎn)生二次輻射，以及稀土金屬氧化物納米顆粒易團聚，在樹脂中浸潤性差，與樹脂基底形成復合涂層材料時強度差，對中子輻射屏蔽性能差等問題。本發(fā)明通過化學氣相沉積法在稀土氧化物納米顆粒外表面沉積一層致密且厚度可控的BN或BC膜層，形成核殼結(jié)構粉體，再將其與樹脂基體復合，制備成防輻射涂層。本發(fā)明制備的核殼結(jié)構極大增強了稀土氧化物納米粒子在樹脂基體中的浸潤性和分散均勻度，對樹脂基體的強度起到增強作用的同時，有效屏蔽γ射線和中子，并減少二次輻射。

技術領域

本發(fā)明涉及一種硼基材料改性的稀土氧化物空間n-γ混合場輻射屏蔽的復合涂層及其制備方法，屬于功能材料制備技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)的輻射屏蔽材料鉛有毒、對環(huán)境污染嚴重，對X射線存在“弱吸收區(qū)”，對中子屏蔽性能差，且其質(zhì)量大。稀土氧化物納米顆粒具有優(yōu)秀的x/γ射線屏蔽能力，此外，稀土元素核外電子結(jié)構特殊，具有特殊的K吸收邊，恰好彌補了鉛的＂弱吸收區(qū)＂。而且其對熱中子的n、γ反應截面大，對慢中子和快中子也具有良好的屏蔽性能。且稀土元素具有高的原子序數(shù)，核外電子密度大，結(jié)構特殊，對電子輻射吸收具有獨特優(yōu)勢，但是稀土氧化物納米顆粒存在一定的二次放射性(與電子產(chǎn)生軔致輻射、與中子易產(chǎn)生次級γ輻射)，對中子輻射屏蔽能力不強，且易產(chǎn)生二次輻射。并且稀土氧化物納米粒子比表面積大，具有高表面能，且浸潤性能差，在樹脂基體中，浸潤性差等缺點，在與樹脂基體混合時存在均勻性差，易團聚等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有稀土金屬氧化物納米顆粒受到輻射會產(chǎn)生二次輻射，以及稀土金屬氧化物納米顆粒易團聚，在樹脂中浸潤性差，與樹脂基底形成復合涂層材料時強度差，對中子輻射屏蔽性能差等問題，提供一種硼基材料改性的稀土氧化物空間n-γ混合場輻射屏蔽的復合涂層及其制備方法。

本發(fā)明的技術方案：

一種硼基材料改性的稀土氧化物空間n-γ混合場輻射屏蔽的復合涂層及其制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，制備核殼結(jié)構粉體；

采用氣相沉積法在稀土金屬氧化物納米顆粒外表面沉積BN或BC膜層，獲得核殼結(jié)構粉體；

步驟2，制備復合涂層；

將步驟1獲得的核殼結(jié)構粉體與樹脂進行混合，并使用三輥研磨機進行研磨處理，研磨結(jié)束后，將獲得到的漿料涂覆在被保護物表面，干燥處理后形成復合涂層。

進一步限定，稀土金屬氧化物為氧化釓、氧化鉺中一種或兩種按任意比例混合，稀土金屬氧化物的平均粒徑為10～30nm，稀土金屬氧化物納米顆粒外表面沉積BN或BC膜層厚度為30～50nm。

進一步限定，步驟1中氣相沉積的操作過程為：將稀土金屬氧化物納米顆粒在550～750℃條件下與反應氣接觸反應，反應時間為30～120min，在稀土金屬氧化物納米顆粒表面沉積包覆BN或BC薄膜；

其中，反應氣停留時間為0.15～0.35s，反應壓力為3.5～5.5kpa，稀釋氣體為純度為99.999％惰性氣體或純度為99.999％的氫氣。

進一步限定，反應氣由BX₃、N₂、H₂和NH₃組成。