本發(fā)明涉及屏蔽材料。具體地說是一種阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鉛硼聚乙烯是一種將鉛粉、碳化硼粉及加工助劑加入到聚乙烯中制備的復(fù)合屏蔽材料。鉛硼聚乙烯材料中的聚乙烯含氫量高，氫元素對快中子有良好的減弱能力；碳化硼中硼元素含量高，硼元素具有較大的吸收熱中子截面；鉛元素對γ輻射屏蔽效果較好；因此鉛硼聚乙烯同時(shí)具有優(yōu)良的快中子、熱中子及γ輻射屏蔽效果，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，鉛硼聚乙烯有助于屏蔽結(jié)構(gòu)的簡化，減輕屏蔽體的重量，縮小屏蔽體的體積，在核技術(shù)裝置的屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2、但鉛硼聚乙烯的基材聚乙烯屬于易燃材料，鉛硼聚乙烯本身氧指數(shù)僅有18，給工程應(yīng)用帶來安全隱患。因此在不降低屏蔽性能的基礎(chǔ)上，對鉛硼聚乙烯進(jìn)行阻燃改性，提高阻燃性能是提高其安全性的解決辦法。但鉛硼聚乙烯中加入了大量鉛粉，再加入阻燃劑工藝難度顯著增加，阻燃性能的提高非常有限。如發(fā)明專利cn200510116946.5,“一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料及其制備方法”提及，添加2重量份阻燃劑，包括氫氧化鎂、氫氧化鋁、五氧化二磷，氧指數(shù)達(dá)到22，而未加阻燃劑的氧指數(shù)只有19。發(fā)明專利cn101033313a“一種阻燃鉛硼聚乙烯復(fù)合材料”提及使用2.8-3.8重量份復(fù)合阻燃劑，復(fù)合阻燃劑為10～20％的硼酸鋅、60～70％的微膠囊包覆紅磷和10～20％的酚醛樹脂，阻燃性能達(dá)到gb4609-84中的fv-1的要求。上述兩項(xiàng)專利通過添加少量阻燃劑，實(shí)現(xiàn)了一定程度的阻燃性能，但其阻燃性能仍無法滿足實(shí)際工程需要。比如阻燃材料的氧指數(shù)要求大于28，部分工程領(lǐng)域要求材料達(dá)到難燃級，氧指數(shù)要大于32。

3、現(xiàn)有鉛硼聚乙烯的阻燃改性時(shí)通過添加一定量的阻燃劑提升氧指數(shù)或垂直燃燒等級，但由于聚乙烯本身的易燃特性及屏蔽助劑對阻燃劑的抑制作用，簡單的添加阻燃劑提升阻燃效果有限，同時(shí)大量添加阻燃劑對屏蔽性能產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料及其制備方法，采用聚乙烯共混改性，提升與阻燃劑的相容性，在合理的配比作用下實(shí)現(xiàn)了氧指數(shù)性能的大幅提高，顯著提升屏蔽材料的阻燃特性，同時(shí)兼顧屏蔽材料的屏蔽特性、力學(xué)性能。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，由以下組份組成：2.0～5.5wt％的高密度聚乙烯、3.5～10wt％的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、0.5～8.0wt％的碳化硼粉、70～80wt％的鉛粉、9.5～15wt％的阻燃劑、0.1～0.2wt％的抗氧劑、0.2～0.3wt％的偶聯(lián)劑和0.1～0.2wt％潤滑劑。

4、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，碳化硼粉粒徑小于或等于100μm。

5、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，鉛粉粒徑為100～300目，鉛粉純度大于或等于99.5wt％。

6、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑7910、抗氧劑fd958和抗氧劑fd658中的一種或多種，抗氧劑粒徑為200目；抗氧劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的0.1～0.5％。

7、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，阻燃劑為氫氧化鎂或/和氫氧化鋁，阻燃劑粒徑為200～1000目；阻燃劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的比值為1:1～1.5:1。

8、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，潤滑劑為硬脂酸鈣或/和硬脂酸鋅，潤滑劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的0.1～0.5％。

9、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量與高密度聚乙烯重量之比為1:5～5:1。

10、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量與高密度聚乙烯重量之比為1:1～5:1。

11、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，偶聯(lián)劑為酞酸酯類偶聯(lián)劑或/和硅烷偶聯(lián)劑。

12、上述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料的制備方法，包括如下步驟：

13、步驟1)混煉：將高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯樹脂放入混煉設(shè)備內(nèi)混煉，混煉溫度為150～165℃，混煉時(shí)間為10～15min；待高密度聚乙烯全部熔融后依次加入稱量好的抗氧劑、潤滑劑、偶聯(lián)劑和碳化硼粉，繼續(xù)混煉5～10min后加入阻燃劑，再繼續(xù)混煉10～20min后加入鉛粉，然后再繼續(xù)混煉5～10min，制得混合物料；其中，鉛粉分2～3批加入；

14、步驟2)模壓：將步驟2)制得的混合物料稱重后放入模具中進(jìn)行壓制，制得阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料；壓制過程的具體操作為：

15、步驟2-1)預(yù)壓5～10min，預(yù)壓壓強(qiáng)為3～5mpa，預(yù)壓溫度為130～150℃；

16、步驟2-2)正式壓制：正式壓制的壓制時(shí)間為10～30min，壓強(qiáng)為15～20mpa，溫度為150～170℃；

17、步驟2-3)通冷卻水降溫至50～60℃，壓強(qiáng)保持在15～20mpa；

18、步驟3)待模具溫度降低至50～60℃，將步驟2)制得的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料放置在自然水平面上備用，靜置時(shí)間大于或等于24h。

19、本發(fā)明的技術(shù)方案取得了如下有益的技術(shù)效果：

20、1、eva與hdpe共混后，由于eva樹脂的極性基團(tuán)，促進(jìn)了鉛粉、碳化硼粉、氫氧化鎂等助劑在樹脂基材中分散效果，分散更加均勻。

21、2、eva和高密度聚乙烯、阻燃劑氫氧化鎂/氫氧化鋁在合適的添加比例下體現(xiàn)了良好的復(fù)合阻燃效果，在保證力學(xué)性能的基礎(chǔ)上顯著提升了阻燃性能，氧指數(shù)高達(dá)38。

技術(shù)特征：

1.一種阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，由以下組份組成：2.0～5.5wt％的高密度聚乙烯、3.5～10wt％的乙烯-醋酸乙烯酯樹脂、0.5～8.0wt％的碳化硼粉、70～80wt％的鉛粉、9.5～15wt％的阻燃劑、0.1～0.2wt％的抗氧劑、0.2～0.3wt％的偶聯(lián)劑和0.1～0.2wt％潤滑劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，碳化硼粉粒徑小于或等于100μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，鉛粉粒徑為100～300目，鉛粉純度大于或等于99.5wt％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑7910、抗氧劑fd958和抗氧劑fd658中的一種或多種，抗氧劑粒徑為200目；抗氧劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的0.1～0.5％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，阻燃劑為氫氧化鎂或/和氫氧化鋁，阻燃劑粒徑為200～1000目；阻燃劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的比值為1:1～1.5:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，潤滑劑為硬脂酸鈣或/和硬脂酸鋅，潤滑劑重量為高密度聚乙烯重量與乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量之和的0.1～0.5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量與高密度聚乙烯重量之比為1:5～5:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，乙烯-醋酸乙烯酯樹脂重量與高密度聚乙烯重量之比為1:1～5:1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，其特征在于，偶聯(lián)劑為酞酸酯類偶聯(lián)劑或/和硅烷偶聯(lián)劑。

10.權(quán)利要求1所述的阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料及其制備方法，其中，所述阻燃鉛硼聚乙烯基屏蔽材料，由以下組份組成：2.0～5.5wt％的高密度聚乙烯、3.5～10wt％的乙烯?醋酸乙烯酯樹脂、0.5～8.0wt％的碳化硼粉、70～80wt％的鉛粉、9.5～15wt％的阻燃劑、0.1～0.2wt％的抗氧劑、0.2～0.3wt％的偶聯(lián)劑和0.1～0.2wt％潤滑劑。本發(fā)明采用聚乙烯共混改性，提升了樹脂與阻燃劑的相容性，在合理的配比作用下實(shí)現(xiàn)了氧指數(shù)性能的大幅提高，顯著提升屏蔽材料的阻燃特性，同時(shí)兼顧屏蔽材料的屏蔽特性、力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張龍,秦培中,王連才,酒永斌,陸永俊,孟憲芳,吳文婷,孫超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京市射線應(yīng)用研究中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28