專(zhuān)利名稱：一種層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于層壓式中子屏蔽輻射材料的制備，主要應(yīng)用在中子防護(hù)的領(lǐng)域內(nèi)。隨著科技的進(jìn)步和人類(lèi)對(duì)于能源與地外空間的探索，核技術(shù)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，它們可長(zhǎng)時(shí)間提供所需的能量，而且不產(chǎn)生溫室氣體。這也使得核技術(shù)在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)中有舉足輕重的地位。然而，核技術(shù)是一把“雙刃劍”，在造福人類(lèi)的同時(shí)，也可能產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射傷害。相較于α粒子、β粒子、Υ光子等人類(lèi)已掌握成熟輻射屏蔽技術(shù)的射線來(lái)說(shuō)，不同能級(jí)中子與物質(zhì)作用截面的巨大差異性，以及作用后產(chǎn)生的大量次生Y射線，使得中子射線的輻射屏蔽一直是困擾中子工業(yè)應(yīng)用的難題。傳統(tǒng)的中子屏蔽材料是聚乙烯等高分子聚合物中混入硼粉或硼粉和鉛粉，這種傳統(tǒng)材料的缺陷是不能充分發(fā)揮靠近中子源的硼原子的吸收中子能力和鉛吸收次級(jí)Y射線的能力，在使用相同材料的同時(shí)不能達(dá)到各成分作用的最大化，造成了很大的浪費(fèi)。為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的使用相同材料時(shí)，不能達(dá)到各成分作用的最大化的缺點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)了一種層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料及其制備方法，把材料分梯度制作，在環(huán)氧樹(shù)脂中加入不同種類(lèi)的粉末提高了屏蔽效率。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料，為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底層是聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體，中間層為硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體，上層是接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體。所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體，原料基本組成按重量分為 100份的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、8-15份咪唑固化劑和3-7份硅烷偶聯(lián)劑。底層環(huán)氧樹(shù)脂基體中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的5%wt-20%wt的；上層環(huán)氧樹(shù)脂基體中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的10%wt-30%wt的氧化鉛。 所述的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底層是聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體(1)，中間層為硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體(2)，上層是接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體(3 )。
2.所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體，原料基本組成按重量分為100份的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、8-15 份咪唑固化劑和3-7份硅烷偶聯(lián)劑；底層環(huán)氧樹(shù)脂基體(1)中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的5%wt-20%wt WB4C;上層環(huán)氧樹(shù)脂基體(3)中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的 10%wt-30%wt的氧化鉛。
3.如權(quán)利要求1所述的層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)式為
4.如權(quán)利要求1所述的層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述的咪唑固化劑為甲基咪唑或乙基咪唑。
5.如權(quán)利要求1所述的層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑為 KH-550。
6.制備權(quán)利要求1、任一所述的層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料的方法，其特征在于， 步驟為第一步，配制環(huán)氧樹(shù)脂手糊原料組成按重量份為100份的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、8-15份咪唑固化劑和3-7份硅烷偶聯(lián)劑混合均勻，備用；第二步，制備接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維布將聚乙烯纖維布經(jīng)過(guò)Y輻射使表面產(chǎn)生自由基，然后加入丙烯酸進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)后洗去未接枝上的丙烯酸，得到接枝了丙烯酸的聚乙烯纖維布；加入氧化鉛，得到接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維布；第三步，將聚乙烯纖維布鋪放好，取用第一步配制的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂浸涂纖維布，形成寬5飛cm的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂條，制成中子慢化體；第四步，在其上繼續(xù)鋪放硼纖維布，取第一步配制的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，加入占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的5%wt-20%wt的B4C粉末，與樹(shù)脂混合均勻，浸涂在硼纖維布上，形成2 3cm寬的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂條，制成中子吸收體；第五步，繼續(xù)在其上鋪放第二步制備的接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維布，取第一步配制的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，加入占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的10%wt-30%wt的氧化鉛粉末，與樹(shù)脂混合均勻，浸涂纖維布，形成2 3cm寬的次級(jí)射線吸收體； 第六步，固化脫模得到成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種層壓式中子輻射屏蔽復(fù)合材料及其制備方法，為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底層是聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體，中間層為硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體，上層是接枝了丙烯酸鉛的聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基體。所述的環(huán)氧樹(shù)脂基體，原料基本組成按重量分為100份的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、8-15份咪唑固化劑和3-7份硅烷偶聯(lián)劑。底層環(huán)氧樹(shù)脂基體中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的5%wt-20%wt的B4C；上層環(huán)氧樹(shù)脂基體中另添加占本份環(huán)氧樹(shù)脂總重量的10%wt-30%wt的氧化鉛。針對(duì)傳統(tǒng)的的中子屏蔽復(fù)合材料沒(méi)有把慢化吸收這兩種功能分開(kāi)而導(dǎo)致的吸收體功能發(fā)揮不足的缺點(diǎn)而特別制作的。
文檔編號(hào)B32B27/32GK102529239SQ201110370239
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者湯曉斌, 王鵬, 陳達(dá), 陳飛達(dá) 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)