環(huán)氧樹脂基中子和γ射線屏蔽復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于屏蔽材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)氧樹脂基中子和y射線屏蔽復(fù) 合材料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國防科研、放射醫(yī)學(xué)和原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域已在漸漸采 用核能取代傳統(tǒng)能源作為新的能源供給方式。核能在給人類帶來諸多便利的同時，其在使 用過程中伴生的輻射傷害越來越引起人們的重視。比如，具有強(qiáng)穿透力的中子和Y輻射， 會對人類生命安全、環(huán)境及儀器設(shè)備造成極大的威脅，因此，對這類輻射進(jìn)行屏蔽是使核能 更好為人類服務(wù)的必要手段。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的屏蔽材料，基體材料主要為水泥和聚烯烴；起中子屏蔽作用的材料 主要有快中子慢化劑，如聚烯烴、石墨、石蠟等，熱中子吸收劑，如含硼化合物和水等；起y 射線屏蔽的材料主要為鉛、鐵、水泥等。其中，水泥基的屏蔽材料多用于大型防護(hù)裝置的輻 射屏蔽，但是，這類材料對成型過程及施工條件有很高要求，且材料的屏蔽性能與其它物理 力學(xué)性能很難兼顧。聚乙烯基屏蔽材料的成品多為較大規(guī)格的板材或制品，不能滿足某些 特殊應(yīng)用場合對屏蔽材料的應(yīng)用靈活性和施工多樣性的要求。此外，現(xiàn)有的屏蔽材料，在耐 腐蝕、抗開裂及防霉變等性能方面，尚有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種環(huán)氧樹脂基中子和y射線屏蔽復(fù)合材料 及其制備方法與應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，組成及重量份為：
[0006] 環(huán)氧樹脂 5-15重量份； 固化劑 2-9重量份； 快中子慢化劑 1-10重量份；
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，組成及重量份為：
所述環(huán)氧樹脂為縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂中的一種或多種，環(huán) 氧樹脂的平均分子量為1000以下； 所述固化劑為改性脂肪族多元胺、改性脂環(huán)族多元胺、改性芳香族多元胺中的一種或 多種，胺值為200-350 ; 所述的惰性稀釋劑為酮類化合物、酯類化合物、醇類化合物、芳香族化合物中的一種或 多種； 所述的活性稀釋劑為含有烷基取代基團(tuán)的縮水甘油醚、含有苯環(huán)取代基團(tuán)的縮水甘油 醚中的一種或多種； 所述促進(jìn)劑為苯酚類化合物、羧酸類化合物、叔胺類化合物中的一種或多種； 所述助劑為消泡劑、分散劑、偶聯(lián)劑中的一種或多種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂為雙酚A二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂和/或雙酚F二縮水甘油醚型環(huán) 氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 固化劑為改性的聚酰胺預(yù)聚體、改性二乙烯三胺、改性三乙烯四胺、改性四乙烯五胺、改性 多乙烯多胺、改性異弗爾酮二胺、改性4, 4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、改性環(huán)己胺、改性N-氨 乙基哌嘆、改性甲基環(huán)戊二胺、改性苯胺、改性間苯二胺、改性4, 4'-二胺基二苯基甲烷中 的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所 述的快中子慢化劑為聚乙烯、聚丙烯、石蠟、石墨中的一種或多種，快中子慢化劑的粒徑為 3-800 u m〇
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 熱中子吸收劑為硼粉、碳化硼、氧化硼、硼砂、鐵粉、云母氧化鐵中的一種或多種，熱中子吸 收劑的粒徑為3-500 ym。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 y射線屏蔽劑為鉛粉、氧化鉛、醋酸鉛、硫酸鉛中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 惰性稀釋劑為丙酮、環(huán)己酮、甲基異丁酮、乙酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、乙醇、正丁醇、苯甲 醇、二丙酮醇、苯、甲苯、二甲苯中的一種或多種；所述的活性稀釋劑為甲酚縮水甘油醚、正 丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、二 縮水甘油醚、聚乙醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、苯乙烯氧化物、苯基縮水甘油 醚、芐基縮水甘油醚中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料，其特征在于，所述 促進(jìn)劑為水楊酸、苯酚、雙酚A、2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基膦中的一種或多 種。
9. 權(quán)利要求1-8任何一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、按配比稱取原料； 步驟二、將助劑加入環(huán)氧樹脂中，混合均勻，得到第一混合物； 當(dāng)原料中含有惰性稀釋劑或/和活性稀釋劑，將惰性稀釋劑或/和活性稀釋劑同助劑 一起加入環(huán)氧樹脂中； 步驟三、將快中子慢化劑、熱中子吸收劑和y射線屏蔽劑混合均勻，得到混合粉料； 步驟四、當(dāng)稱取原料中不含有促進(jìn)劑且固化劑為一種時，持續(xù)攪拌下，將混合粉料加入 到第一混合物中，混合均勻，再向第一混合物中加入固化劑，繼續(xù)攪拌，至分散均勻，得到環(huán) 氧樹脂基中子和y射線屏蔽復(fù)合材料； 當(dāng)稱取原料中不含有促進(jìn)劑且固化劑為多種時，先將多種固化劑混合均勻，得到第二 混合物，然后在持續(xù)攪拌下，將混合粉料加入到第一混合物中，混合均勻，再向第一混合物 中加入第二混合物，繼續(xù)攪拌，至分散均勻，得到環(huán)氧樹脂基中子和y射線屏蔽復(fù)合材料； 當(dāng)稱取原料中含有促進(jìn)劑時，先將促進(jìn)劑與固化劑混合均勻，得到第二混合物，然后在 持續(xù)攪拌下，將混合粉料加入到第一混合物中，混合均勻，再向第一混合物中加入第二混合 物，繼續(xù)攪拌，至分散均勻，得到環(huán)氧樹脂基中子和y射線屏蔽復(fù)合材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任何一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料的應(yīng) 用，其特征在于，將環(huán)氧樹脂基中子和Y射線屏蔽復(fù)合材料、鉛砂、鉛硼聚乙烯按質(zhì)量比 1: (0-30) : (0-15)混合均勻，固化成型，得到復(fù)合屏蔽材料； 所述復(fù)合屏蔽材料至少含有鉛砂和鉛硼聚乙烯中的一種； 所述鉛砂和鉛硼聚乙烯的粒徑均在0. 2-10_內(nèi)。
【專利摘要】環(huán)氧樹脂基中子和γ射線屏蔽復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于屏蔽材料技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中屏蔽材料的屏蔽性能與其它物理力學(xué)性能難以兼顧、不能滿足應(yīng)用靈活性和施工多樣性的要求，且制備工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。該復(fù)合材料由5-15重量份的環(huán)氧樹脂、2-9重量份的固化劑、1-10重量份的快中子慢化劑、2-20重量份的熱中子吸收劑、65-85重量份的γ射線屏蔽劑、0-3重量份的惰性稀釋劑、0-3重量份的活性稀釋劑、0-2重量份的促進(jìn)劑和0.5-5重量份助劑組成。該復(fù)合材料具有優(yōu)異的中子及γ射線混合場屏蔽性能，且材料低毒、無氣味、制備工藝簡單、施工方便，可廣泛應(yīng)用于嚴(yán)格要求防輻射的各個領(lǐng)域中。
【IPC分類】C08K3-08, C08K3-22, C08L23-06, C08K3-24, C08L63-02, C08K3-30, C08L63-00, C08K3-38, C08K3-00, G21F1-10, C08L23-12, C08K3-04, C08L63-04
【公開號】CN104710727
【申請?zhí)枴緾N201510140182
【發(fā)明人】陳兆彬, 周金向, 楊小牛
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月27日