[发明专利]一种高透光的中子屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高透光的中子屏蔽复合材料及其制备方法，属于核辐射屏蔽材料技术领域。1)将偶联剂溶于适量丙酮，加入纳米氧化钆后，超声处理30‑50分钟，得到表面改性的纳米氧化钆；2)将PC基料在120‑130℃条件下干燥至含水量低于0.02％；3)按照重量比将改性过的纳米氧化钆与干燥的PC及抗氧剂混合均匀；4)将混合料加入到双螺杆挤出机中，在240‑270℃下熔融挤出，螺杆机转速为200‑600rpm，经过熔融挤出，冷却造粒即得复合材料。本发明具有高透光性、且能够屏蔽中子等优点。

技术领域

本发明属于核辐射防护材料技术领域，涉及一种高透光的中子屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核技术利用的越来越广泛，以及人们对辐射安全要求越来越高，核辐射防护受到更加广泛的重视。特别是中子具有非常强的穿透性，比伽玛射线更加难以屏蔽。而具有中子辐射场的应用较多，如核电厂、核潜艇、各类实验研究堆、中子加速器、同位素中子源等。

目前已研发了各种中子屏蔽材料，如水泥基或不锈钢含中子吸收剂材料、聚乙烯基的复合材料等，这些防核辐射材料均存在一些缺点，如聚乙烯基的屏蔽材料不耐温；不锈钢、混泥土基的屏蔽材料密度太大，不便于推广利用；还有些复合材料其制备工艺复杂，造价昂贵，Teva、别是绝大多数屏蔽材料透光性差，这就限制了材料在某些需要透光要求的环境下使用，如核反应堆观察窗、热室窗、护目镜等。

聚碳酸酯为五大工程塑料之一，具有优越的综合性能。由于其结构上的特殊性，已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯的分子链上含有苯环和碳酸脂结构,因此,其分子链的刚性非常大，它具有优良的光学性能、抗冲击性能、耐热性、耐寒性能及耐磨性能。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深入,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。

稀土元素中钆的中子吸收截面比常用硼高很多，钆的热中子吸收截面约为48000b，硼的热中子吸收截面约为3800b，钆的中子吸收截面约是硼的12倍。将氧化钆填充到PC中制备复合材料，可以兼得PC材料优异的光学性能、力学性能和中子屏蔽性能。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种高透光的中子屏蔽复合材料，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高透光性的、能够屏蔽中子的复合材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高透光的中子屏蔽复合材料，其特征在于，以高分子材料PC为基体材料，以纳米氧化钆作为中子吸收剂，通过熔融共混方式制备得到所述复合材料；所述复合材料由以下质量份数配比的原料组合而成：90-100份的聚碳酸酯、中子吸收剂1-10份、抗氧剂0.5-2份、偶联剂0.1-1份。

进一步的，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。

进一步的，所述中子吸收剂为纳米氧化钆。

进一步的，所述纳米稀土氧化物的粒径小于100nm，在复合材料中的配比为1-10份。

进一步的，所述抗氧剂为1010、1076或亚磷酸三苯酯中的一种。

进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560或KH570中的一种。

本发明的第二个目的是针对现有技术存在的问题，提出制备上述复合材料的方法。

一种高透光的中子屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将偶联剂溶于适量丙酮，加入纳米氧化钆后，超声处理30-50分钟，得到表面改性的纳米氧化钆；

2)将PC基料在120-130℃条件下干燥至含水量低于0.02％；

3)按照重量比将改性过的纳米氧化钆与干燥的PC及抗氧剂混合均匀；