[发明专利]一种环氧树脂材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种环氧树脂材料及其制备方法，环氧树脂材料由包括以下重量份的原料制得：环氧树脂混合物100份；具有式Ⅱ结构的碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；端氨基聚醚10～20份；环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、具有式Ⅰ结构的活性增韧剂和4,5‑环氧己烷‑1,2‑二甲酸二缩水甘油酯。该环氧树脂材料具有良好的机械性能和抗浸出性能。辐照剂量10⁶后，抗压强度为20MPa，10m高度垂直跌落至混凝土地面不产生明显碎裂；冻‑融试验后体积变化小于1％，抗压强度降低小于10％；体积膨胀小于2％；第42天相关核素浸出率限制为Cs⁺＜5×10^‑4cm/d、Co²⁺＜1×10^‑4cm/d。

技术领域

本发明涉及环氧树脂技术领域，尤其涉及一种环氧树脂材料及其制备方法。

背景技术

核能的开发和利用给人类带来巨大的经济效益和社会效益，同时也产生了大量的放射性废物，给人类的生存环境带来了较大的威胁。因此，如何安全有效地处置放射性废物，使其最大限度地与生物圈隔离,已成为核工业、核科学面临的日益迫切的重要课题，是影响核能持续健康发展的关键因素。对放射性废物的处置，人们认为最合理的措施是首先将放射性废物进行固化处理,然后将得到的放射性废物固化体进行最终的地质处置。对放射性废物进行有效的固化处理可以达到3个目的：一是使液态的放射性物质转变成便于安全运输、贮存和处置操作的固化体；二是将放射性核素固结,阻挡放射性核素进入人类生物圈；三是减少废物的体积。已经发展起来的放射性废物固化处理方法有很多，对于中低放射性废物，主要有水泥固化、沥青固化和塑料固化；对于高放射性废物，主要有玻璃固化以及现在极具发展潜力的人造岩石固化。在放射性废物的固化处理方面，水泥固化技术开发最早,至今已有40多年的历史。水泥固化已是一种成熟的技术，已被很多国家的核电站、核工业部门和核研究中心广泛采用,在德国、法国、美国、日本、印度等都有大规模工程化应用。我国的秦山核电站、大亚湾核电站等都采用了水泥固化工艺来处理。目前采用水泥基固化的废物主要是轻水堆核电站的浓缩废液、废离子交换树脂和滤渣，以及核燃料。与水泥固化相比，聚合物固化有以下优点:①核素浸出率较低，比沥青固化略低，比水泥固化低2～4个数量级，这对实现长期安全隔离有着重要意义；②包容废物量较高,固化产品数量少，处置费用减少。在聚合物中，环氧树脂具有较好的耐辐照性能，因此可作为放射性废物固化的基体树脂来使用。但国内目前没有环氧树脂固化放射性废物的工程化实例。

目前通用环氧树脂处理放射性湿废物(废树脂、放射性盐块)时存在如下缺点：(1)室温固化环氧机械性能不足，(2)材料受到辐照后的抗浸出性能难以达到GB14569.2-1993《低、中水平放射性废物固化体性能要求塑料固化体》标准中的相关要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环氧树脂材料及其制备方法，该环氧树脂材料辐照后具有良好的机械性能和抗浸出性。

本发明提供了一种环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：

环氧树脂混合物100份；

碳纳米管基铁基咪唑离子液体10～20份；

端氨基聚醚10～20份；

所述环氧树脂混合物包括双酚A二缩水甘油醚、活性增韧剂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述活性增韧剂具有式Ⅰ结构：

n＝1～10；

所述碳纳米管基铁基咪唑离子液体具有式Ⅱ结构：

所述R选自-CH₃，-C₄H₉，-C₆H₁₃或-C₁₁H₂₃。