專(zhuān)利名稱(chēng)：橡膠基柔性屏蔽材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合射線屏蔽材料及其制備工藝，具體是一種橡膠基柔性屏蔽 材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前常用的射線屏蔽材料種類(lèi)很多，如用于屏蔽X射線和Y射線的鉛、鑄 鐵、水泥、鉛硼聚乙烯等，常用于屏蔽中子的材料有含硼聚乙烯、含硼石蠟、 石墨、水等。這些屏蔽材料一般情況下均屬于硬質(zhì)或脆性材料，可廣泛用于制 造結(jié)構(gòu)較規(guī)則的屏蔽體。但在實(shí)際情況下，由于受環(huán)境條件或屏蔽對(duì)象本身結(jié) 構(gòu)的限制，大部分屏蔽場(chǎng)合可適用的屏蔽體均是非標(biāo)異型結(jié)構(gòu)，此時(shí)常見(jiàn)的屏 蔽材料就很難通過(guò)加工來(lái)滿(mǎn)足這些要求。國(guó)內(nèi)外在柔性屏蔽材料研究方面，主要分為物理方法和化學(xué)方法兩種。物 理方法主要是將重金屬或其化合物中加入一些助劑，攪拌均勻干燥后熔紡成絲 或做成浸涂物涂在原材料上。此種工藝不能將屏蔽當(dāng)量做得很高，屏蔽效果不是很好，特別是對(duì)高能量(MeV級(jí))的射線的屏蔽效果不明顯?；瘜W(xué)方法基本 是以強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、弱酸性丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂等為模 板劑，用離子交換柱法和電磁攪拌法把鉛離子、硫酸鉛交換到其中，制備了不 同鉛含量，不同樹(shù)脂類(lèi)型的樹(shù)脂基納米鉛防高能輻射復(fù)合材料。但納米材料和 離子交換等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，工藝流程繁瑣，制造成本很高，不適用于批量 化生產(chǎn)。目前通過(guò)硫代交聯(lián)工藝制備這類(lèi)屏蔽材料時(shí)，為了降低硬度而直接選 用不耐輻射的珪橡膠或三元乙丙橡膠，其使用壽命不到4年。雖然其硬度(邵 爾A)可以低到45度以下，但其拉斷伸長(zhǎng)率只能達(dá)到450%左右，而且鉛當(dāng)量一 般也只有0. 23mmPb/mm水平(按ZBC4302^8B《醫(yī)用x射線防護(hù)用品鉛當(dāng)量試 驗(yàn)方法》測(cè)試)，而且在硫化時(shí)用硫做硫化劑，從而導(dǎo)致屏蔽材料中含硫，不適 合于核電領(lǐng)域使用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于4是供一種適合于核電領(lǐng)域^使用、具有極好韌性和良好屏 蔽性能的橡膠基柔性屏蔽材料及其制備工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種橡膠基柔性屏蔽材料，其特征在于用含有苯環(huán)的丁苯橡膠做基體， 基體中均勻彌散有鉛粉或碳化硼粉，并加有添加劑，按重量份數(shù)計(jì)量，該橡膠基柔性屏蔽材料所含各組份如下 SBR1502 (丁苯橡膠) HS860 (高苯) CaC03 (碳酸4丐) 偶聯(lián)劑 環(huán)烷油 油膏鉛粉65 88份或碳化硼25 - 45份Zn0 (氧化鋅)Mg0 (氧化鎂)TT (二硫代四曱基秋蘭姆)DM ( 二硫代二苯并p塞唑)TRA (四硫代雙[l. 5亞戊基]秋蘭姆) 一種制備所述橡膠基柔性屏蔽材料的工藝方法，步驟如下 步驟一，原膠塑煉將配方量的丁苯橡膠裝入塑化機(jī)中，在45。C-60。C溫度下低溫塑煉30 ~ 40分鐘；步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的丁苯橡膠裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入配方量的鉛粉或碳 化硼粉，攪拌均勻，使其均勻地彌散在該密煉(或開(kāi)煉)的橡膠基體中，操作 完成10~15分鐘后，再加入配方量的高苯(HS860 )、碳酸釣(CaC03)、偶聯(lián) 劑，油膏、及環(huán)烷油，在45°C-55。C條件下混煉40—50分鐘；步驟三，過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)2~48份 1 ~ 2. 5份 3. 5~15份 0. 4 ~ 0. 8份 3. 5~18份 1 ~ 3. 5份0. 8 ~ 2. 3份 0. 1 ~ 0. 5份 0. 02 ~ 0. 1份 0. 1 ~ 0. 3份 0. 02 ~ 0. 1份。4交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入配方量的氧化鋅(ZnO)、 氧化鎂(Mg0)兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑、及配方量的TT、 DM、 TRA促進(jìn)劑， 在溫度15(TC-170。C、壓力150MPa-180MPa下進(jìn)行過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)1-1.5 小時(shí)。本發(fā)明的效果在于直接采用含苯環(huán)的丁苯橡膠作基體，并通過(guò)添加劑改 善其硬度和韌性，通過(guò)原膠塑煉、密煉(或開(kāi)煉)、過(guò)氧化交聯(lián)工藝生產(chǎn)出一 種具有可任意塑性、良好的屏蔽性能、極好的韌性及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的耐輻照橡膠 材料。本發(fā)明的制備工藝首次提出在制備柔性屏蔽材料的交聯(lián)反應(yīng)中，不采用 "硫代"方法，而采用"過(guò)氧化"方法進(jìn)行，這樣可以使本發(fā)明的橡膠材料不 含硫，因而在核電使用中不受限制。經(jīng)檢測(cè)鉛的重量含量為78%，碳化硼的 重量含量大于35%。硬度為43度(邵爾A)，拉斷伸長(zhǎng)率800%，鉛當(dāng)量0. 32mmPb， 其它性能數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足GB16363-1996《x射線防護(hù)材料屏蔽性能及檢驗(yàn)方法》的 要求。
具體實(shí)施方式
一種橡膠基柔性屏蔽材料，按重量份數(shù)計(jì)量所含各組份如下SBR1502 (丁苯橡膠)HS860 (高苯)CaC03 (碳酸4丐)偶聯(lián)劑環(huán)烷油油膏鉛粉 65 ~ 88份或碳化硼25 ~ 45份 ZnO (氧化鋅) MgO (氧化鎂) TT (二石克代四甲基秋蘭姆) DM ( 二碌u代二苯并瘞唑) TRA (四硫代雙[l. 5亞戊基]秋蘭姆)2 ~ 48份 1 ~ 2. 5份 3. 5~15份 0. 4 ~ 0. 8份 3. 5~18份 1 ~ 3. 5份0. 8 ~ 2. 3份 0. 1 ~ 0. 5份 0. 02 ~ 0. 1份 0. 1 ~ 0. 3份 0. 02~0. l份。一種制備所述橡力史基柔性屏蔽材料的工藝方法，步驟如下:步驟一，原膠塑煉將配方量的丁苯橡膠裝入塑化機(jī)中，在45°C-60。C溫度下低溫塑煉30~ 40分鐘；步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的丁苯橡膠裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入配方量的鉛粉或碳 化硼粉，攪拌均勻，使其均勻地彌散在該密煉(或開(kāi)煉)的橡膠基體中，操作 完成10-15分鐘后，再加入配方量的高苯(HS860 )、碳酸鉤(CaC03)、偶聯(lián) 劑，油膏、及環(huán)烷油，在45。C-55。C條件下混煉40—50分鐘；步驟三，過(guò)氧化交耳關(guān)反應(yīng)將混煉好的該橡月交裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入配方量的氧化鋅(ZnO)、 氧化鎂(Mg0)兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑、及配方量的TT、 DM、 TRA促進(jìn)劑， 在溫度150°C-170°C、壓力150MPa-180MPa下進(jìn)行過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)1-1.5 小時(shí)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備工藝作進(jìn)一步描述 實(shí)施例一、I型^^鉛橡脫基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一，原膠塑煉取丁苯橡膠19. 2份裝入塑化機(jī)中，在45。C溫度下低溫塑煉30分鐘； 步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠19. 2份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入鉛粉70份，攪 拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，IO分鐘后加入各種配合劑，其中高 苯(HS860 ) 1. 03份，碳酸鉀(CaC03 ) 3. 527份，偶聯(lián)劑0. 51份，油膏1. 03 份，及環(huán)烷油3. 527份，在45。C條件下混煉40分鐘；步驟三，過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入0. 86份的氧化鋅(Zn0 )、 0. 16份的氧化鎂(MgO)兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 028份的TT ， 0. 1 份的DM ， 0. 028份的TRA促進(jìn)劑，在溫度150。C、壓力150MPa下，進(jìn)行過(guò)氧 化交聯(lián)反應(yīng)1小時(shí)。實(shí)施例二、 II型含鉛橡脫基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一，原膠塑煉取丁苯橡膠13. 55份裝入塑化機(jī)中，在50。C溫度下低溫塑煉35分鐘； 步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠13. 55份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入鉛粉75份， 攪拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，12分鐘后，加入各種配合劑，其中 高苯(HS860 ) 1.1份，碳酸釣(CaC03 ) 3. 762份，偶聯(lián)劑0. 55份，油膏1. 1 份，及環(huán)烷油3. 762份，在50。C條件下混煉45分鐘；步驟三，過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入0. 86份的氧化鋅(ZnO )、 0. 16份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 028份的TT、 0. 1份 的DM、 0. 028份的TRA促進(jìn)劑，在溫度160。C、壓力160MPa下，進(jìn)行過(guò)氧化交 聯(lián)反應(yīng)1. 2小時(shí)。實(shí)施例三、in型含鉛橡膠基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一，原膠塑煉取丁苯橡膠5. 7份裝入塑化機(jī)中，在60。C溫度下低溫塑煉40分鐘； 步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠5. 7份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入鉛粉81. 8份， 攪拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，15分鐘后，加入各種配合劑，其中 高苯(HS860 ) 1. 2份，碳酸4丐(CaC03 ) 4. 16份，偶聯(lián)劑0. 6份，油膏1. 2份， 及環(huán)烷油4. 162份，在55。C條件下混煉50分鐘；步驟三、過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入0. 86份的氧化鋅(ZnO)、 0. 16份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 028份的TT、 0. 1份 的DM、 0. 028份的TRA促進(jìn)劑，在170。C溫度下、180MPa壓力下，進(jìn)行過(guò)氧化 交聯(lián)反應(yīng)1. 5小時(shí)。實(shí)施例四、IV型含鉛橡膠基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一，原膠塑煉取丁苯橡膠2. 18份裝入塑化機(jī)中，在60。C溫度下低溫塑煉40分鐘；步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠2. 18份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入鉛粉85份，攪 拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，15分鐘后，加入各種配合劑，其中 高苯(HS860 ) 1.252份，碳酸4丐(CaC03 ) 4. 26份，偶聯(lián)劑0. 62份，油膏1.252 份，及環(huán)烷油4. 26 <分，在55。C條件下混煉50分鐘；步驟三、過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入0.86份的氧化鋅(ZnO)、 0. 16份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 028份的TT、 0. 1份 的DM、 0. 028份的TRA促進(jìn)劑，在17(TC溫度下，180MPa壓力下，進(jìn)行過(guò)氧化 交聯(lián)反應(yīng)1. 5小時(shí)。實(shí)施例五、V型含硼橡脫基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一、原膠塑煉取丁苯橡膠47. 63份裝入塑化機(jī)中，在45。C溫度下低溫塑煉30分鐘； 步驟二、密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠47.63份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入碳化硼粉25 份，攪拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，IO分鐘后，加入各種配合劑， 其中高苯(HS860 ) 1. 54份，碳酸釣(CaC03 ) 9. 26份，偶聯(lián)劑0. 46份，油 膏2. 16份，及環(huán)烷油IO. 8份，在45。C條件下混煉々0分鐘；步驟三、過(guò)氧化交耳關(guān)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入2. 23份的氧化鋅(Zn0 )、 0. 45份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 09份的TT、 0. 29份 的DM、 0. 09份的TRA促進(jìn)劑，在15(TC溫度下，150MPa壓力下，進(jìn)行過(guò)氧化 交聯(lián)反應(yīng)1小時(shí)。實(shí)施例六、VI型含硼橡膠基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一、原膠塑煉取丁苯橡膠37. 8份裝入塑化機(jī)中，在45。C溫度下低溫塑煉30分鐘； 步驟二、密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠37. 8份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入碳化硼粉30份，攪拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，13分鐘后，加入各種配合劑，其中 高苯(HS860 ) 1. 84份，碳酸4丐(CaC03) 11. ll份,偶聯(lián)劑0. 55份，油膏2. 59 份，及環(huán)烷油12. 96份，在50。C條件下混煉45分鐘； 步驟三過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入2. 23份的氧化鋅(ZnO )、 0. 45份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 09份的TT、 0. 29份 的DM、 0. 09份的TRA促進(jìn)劑，在16(TC溫度下，170MPa壓力下，進(jìn)行過(guò)氧化 交聯(lián)反應(yīng)1.2小時(shí)。實(shí)施例七、VII型含硼橡膠基柔性屏蔽材料的制備方法步驟一、原膠塑煉取丁苯橡膠17. 56份裝入塑化機(jī)中，在50。C溫度下低溫塑煉40分鐘； 步驟二、密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的橡膠17. 56份裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入碳化硼粉40. 17 份，攪拌均勻，使其均勻地彌散在橡膠基體中，15分鐘后，加入各種配合劑， 其中高苯(HS860 ) 2. 47份,碳酸釣(CaC03 ) 14. 88份，偶聯(lián)劑0. 74份， 油膏3. 47份，及環(huán)烷油17.36份，在50。C條件下混煉45分鐘；步驟三過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入2. 23份的氧化鋅(ZnO )、 0. 45份的氧化鎂(MgO )兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑，及0. 09份的TT、 0. 29份 的DM、 0. 09份的TRA促進(jìn)劑，在160。C溫度下，180MPa壓力下，進(jìn)行過(guò)氧化 交聯(lián)反應(yīng)1.5小時(shí)。
權(quán)利要求
1、一種橡膠基柔性屏蔽材料，按重量份數(shù)計(jì)量所含各組份如下SBR1502(丁苯橡膠) 2～48份HS860(高苯)1～2.5份CaCO3(碳酸鈣) 3.5～15份偶聯(lián)劑 0.4～0.8份環(huán)烷油 3.5～18份油膏 1～3.5份鉛粉 65～88份或碳化硼粉 25～45份ZnO(氧化鋅)0.8～2.3份MgO(氧化鎂)0.1～0.5份TT(二硫代四甲基秋蘭姆) 0.02～0.1份DM(二硫代二苯并噻唑) 0.1～0.3份TRA(四硫代雙[1.5亞戊基]秋蘭姆) 0.02～0.1份。
2、 一種制備權(quán)利要求l所述橡膠基柔性屏蔽材料的工藝方法，步驟如下 步驟一，原膠塑煉將配方量的丁苯橡膠裝入塑化機(jī)中，在45°C-60。C溫度下低溫塑煉30 ~ 40分鐘；步驟二，密煉(或開(kāi)煉)將塑煉好的丁苯橡膠裝入密煉機(jī)(或開(kāi)煉機(jī))中，加入配方量的鉛粉或碳 化硼粉，攪拌均勻，使其均勻地彌散在該密煉(或開(kāi)煉)的橡膠基體中，操作 完成10~15分鐘后，再加入配方量的高苯(HS860 )、碳酸鉤(CaC03)、偶聯(lián) 劑，油膏、及環(huán)烷油，在45。C-55。C條件下混煉40—50分鐘；步驟三，過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)將混煉好的該橡膠裝入平板交聯(lián)機(jī)中，同時(shí)加入配方量的氧化鋅(ZnO)、 氧化鎂(MgO)兩種過(guò)氧化物交聯(lián)促進(jìn)劑、及配方量的TT、 DM、 TRA促進(jìn)劑，在溫度150°C-170°C、壓力150MPa-180MPa下進(jìn)行過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)1-1.5 小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種橡膠基柔性屏蔽材料及其制備工藝。該屏蔽材料以耐輻照丁苯橡膠為基體通過(guò)添加劑改善其硬度和韌性，經(jīng)原膠塑煉、密煉(或開(kāi)煉)工藝將鉛粉或碳化硼粉均勻彌散在橡膠基體中，利用過(guò)氧化交聯(lián)反應(yīng)生產(chǎn)出具有可任意塑性、良好屏蔽性能、極好韌性及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的耐輻照橡膠材料。本發(fā)明制備工藝在制備柔性屏蔽材料的交聯(lián)反應(yīng)中，不采用“硫代”方法，而采用“過(guò)氧化”方法，使該屏蔽材料不含硫，適合核電領(lǐng)域使用。經(jīng)檢測(cè)鉛重量含量為78％，碳化硼重量含量大于35％。硬度為43度(邵爾A)，拉斷伸長(zhǎng)率800％，鉛當(dāng)量0.32mmPb，其它性能數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足GB16363-1996《x射線防護(hù)材料屏蔽性能及檢驗(yàn)方法》要求。
文檔編號(hào)C08K3/26GK101591457SQ20091005905
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者明 付, 慨 康, 芳 李, 王曉敏, 邱呂強(qiáng), 陶詩(shī)泉 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院