CN102693767A - 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102693767A
CN102693767A CN2012101576029A CN201210157602A CN102693767A CN 102693767 A CN102693767 A CN 102693767A CN 2012101576029 A CN2012101576029 A CN 2012101576029A CN 201210157602 A CN201210157602 A CN 201210157602A CN 102693767 A CN102693767 A CN 102693767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultra
boron
shielding material
neutron
composite shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101576029A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102693767B (zh
Inventor
李淑凤
郭振涛
侯欣鹏
汤伟
徐迪
宋卫群
张佳
曹珊
康兴川
赵建中
任乾洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201210157602.9A priority Critical patent/CN102693767B/zh
Publication of CN102693767A publication Critical patent/CN102693767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102693767B publication Critical patent/CN102693767B/zh
Active - Reinstated legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法，以富氢化合物作为基材、含硼化合物作为中子吸收剂、添加少量的功能助剂，在一定的温度或压力条件下，经定量称取、加热混炼和高温模压定型等加工工艺制备而成。本发明制备工艺简单，操作方便，制得的超薄防中子屏蔽材料具有厚度薄、硼含量高、屏蔽性能良好的特点，广泛应用于核电站、同位素辐射源、加速器、医用中子治疗设备、辐射实验室等多种场所的中子辐射防护和研究领域。

Description

一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法
所属技术领域
本发明涉及核辐射屏蔽材料制备技术领域，具体涉及到一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
随着核技术的发展，中子及中子源技术已广泛应用于核能、核武器、材料探伤、测井、农业育种、医疗诊断等领域中，在国防、工业生产中都占有重要的地位。但由于中子不带电荷，在与物质发生相互作用时不受原子电场的影响，而直接与原子核发生相互作用，故具有很强的穿透性，使其对人体、仪器设备、环境等产生很严重的辐射损伤，威胁人员的生命安全和仪器的正常工作，所以，对中子进行良好地屏蔽防护是推广中子技术应用的重要保障。对中子的屏蔽实际上是将快中子减速和慢中子吸收。就屏蔽快中子原理而言，基于弹性碰撞理论，由于中子质量和氢原子质量相近，因此，当快中子与屏蔽体中的氢原子核发生弹性碰撞时，最容易将能量传递给氢原子而损失能量，从而将快中子慢化为慢中子和热中子。屏蔽体中含氢量越多，则慢化作用越强。在常见的聚合物中，聚乙烯含氢量最高，所以，聚乙烯是屏蔽快中子最好的慢化剂。快中子被慢化成热中子后，需用对热中子吸收截面大、不易产生γ辐射的屏蔽材料作为吸收介质，由于元素硼(主要是同位素10B)有很大的热中子吸收截面，并且俘获热中子后，产生辐射能量低，很容易被阻止；并且半衰期短，材料退役处理方便、安全，所以，硼以及含硼量高的聚乙烯材料是一种优良的中子屏蔽材料。
目前，常用的防中子屏蔽材料以水泥基屏蔽材料和含硼或铅硼复合材料为主。其中，水泥基屏蔽材料屏蔽中子的类型比较单一且多用于大型防护装置，材料成型过程及施工条件有很高的要求，应用领域有一定的局限性；除此之外，用得比较多的就是含硼或铅硼化合物，此类化合物成型工艺较为简单，成型后的材料有较好的加工性能，但成品多为较大规格的板材或制品。随着中子技术的应用发展，不同场合对中子屏蔽材料也提出了不同的要求，产品尺寸、体积的多样化可以为屏蔽材料带来更宽的应用范围，由于同位素10B的天然丰度只有19.9％，如果要保证高效的中子吸收，只能尽量提高种子吸收剂(硼及其化合物)的添加量，中子吸收剂含量的增加可提升材料的屏蔽性能，满足更多领域的需求，但无机填料达到一定比例之后，会给成型工艺上带来很大困难，因此制备一种超高填充、超薄防护中子辐射的屏蔽材料，是当前本技术领域中急需研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有厚度薄、含硼量高、屏蔽性能良好的超薄防中子辐射复合屏蔽材料，同时也提供其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料，以富氢化合物作为基材、含硼化合物作为中子吸收剂、添加少量的功能助剂，在一定的温度或压力条件下，经定量称取、加热混炼和高温模压定型等加工工艺制备而成，其中，混合物中各组分的含量为：
富氢化合物：19-30％，
含硼化合物：50-80％，
功能助剂：  1-5％，
以上混合物中各组分含量为重量百分比。
上述所述的富氢化合物包括：聚乙烯(PE)粉末热熔胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)粉末热熔胶或其混合物。
上述所述的含硼化合物为：单体硼、碳化硼或氧化硼。
上述所述的功能助剂为：硅烷偶联剂550(KH-550)、硅烷偶联剂570(KH-570)、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010或抗氧剂7910。
超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备工艺步骤为：按配比定量称取富氢化合物、单体硼或含硼化合物和功能助剂，在温度为120-140℃下，先将富氢化合物塑炼5min，然后加入单体硼或含硼化合物和功能助剂，再混炼20-25min，将混合的熔融态物料放入模具中，在140-170℃条件下逐渐加压，至10-15MPa下恒温保压15-20min，而后在1-3MPa力下自然冷却，待模具温度降至40℃以下时出模，制成超薄防中子辐射复合屏蔽材料。
本发明基于中子辐射防护的理论，采用PE粉末热熔胶作为体系的快中子慢化剂。热熔胶具有粘合速度快、无需干燥工艺、粘合工艺简单、具有较好的粘合强度与柔韧性和具有一定的耐寒性与耐热性等特点。由于体系中含硼化合物的含量很高，在制备样品的过程中，选用了熔融指数(MI)较高的PE热熔胶，以保证基材熔融后有良好的流动性，容易在含硼化合物表面产生润湿和扩散并与其相互交织，从而降低无机填料加入量过高对材料力学性能产生的影响。EVA具有介于塑料和弹性体之间的特性，加工性能良好，其粉末热熔胶具有良好的粘接强度与柔韧性，与PE粉末热熔胶按适当比例进行共混，可以提高PE材料的韧性。本发明具有很高的硼含量，含硼化合物属于无机填料，而所用的富氢化合物为有机物，为了提高两者界面之间的粘接强度，在制备工艺中添加了硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团，可以形成无机相-硅烷偶联剂-有机相的结合层，从而使聚合物与无机材料界面间获得较好的粘接强度。因此，向体系中加入少量硅烷偶联剂同时兼顾模压成型的工艺方法，提高了本发明所述材料的力学性能。
由于采用了上述技术方案，制备得到的超薄防中子辐射复合屏蔽材料具有厚度薄、含硼量高、屏蔽性能良好，且制备工艺简单，操作方便，达到了发明目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述：
实施例：
一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料的配方，其各组分含量以重量百分比计：
聚乙烯(PE)粉末热熔胶：    28％，
单体硼：                  70％，
硬脂酸钙：                 1％，
抗氧剂1010：               1％；
超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备工艺步骤为：在温度120±5℃的条件下，将聚乙烯粉末热熔胶在双辊开炼机上塑炼5min，然后加入单体硼、硬脂酸钙和抗氧剂1010，再混炼20min；将混炼后的熔融物料放入由上下两块4mm不锈钢模压板和1mm或3mm不锈钢模框组成的模具中，在160℃条件下逐渐加压，至10MPa下恒温保压20min，而后在1MPa压力下自然冷却，待模具温度降至40℃以下时出模，制备得到长宽尺寸为300×300mm，厚度1mm或3mm的超薄防中子辐射复合屏蔽材料。

Claims (5)

1.一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料，以富氢化合物作为基材、含硼化合物作为中子吸收剂、辅以功能助剂，在规定的温度及压力条件下，经定量称取、加热混炼、模压定型加工工艺制备而成，其中，混合物中各组分的含量为：
富氢化合物：19-30％，
含硼化合物：50-80％，
功能助剂：1-5％，
以上混合物中各组分含量为重量百分比。
2.根据权利要求1所述超薄防中子辐射复合屏蔽材料，其特征在于：所述的富氢化合物包括：聚乙烯粉末热熔胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末热熔胶或其混合物。
3.根据权利要求1所述超薄防中子辐射复合屏蔽材料，其特征在于：所述的含硼化合物为单体硼、碳化硼和氧化硼。
4.根据权利要求1所述超薄防中子辐射复合屏蔽材料，其特征在于：所述的功能助剂为：硅烷偶联剂550、硅烷偶联剂570、硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂1010或抗氧剂7910。
5.如权利要求1所述超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备方法，其工艺步骤如下：按配比定量称取富氢化合物、单体硼、碳化硼或氧化硼和功能助剂，在温度为120-140℃下，先将富氢化合物塑炼5min，然后加入单体硼、碳化硼或氧化硼和功能助剂，再混炼20-25min，将混合的熔融态物料放入模具中，在140-170℃条件下逐渐加压，至10-15MPa下恒温保压15-20min，而后在1-3MPa压力下自然冷却，待模具温度降至40℃以下时出模，制成超薄防中子辐射复合屏蔽材料。
CN201210157602.9A 2012-05-21 2012-05-21 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备方法 Active - Reinstated CN102693767B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210157602.9A CN102693767B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210157602.9A CN102693767B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102693767A true CN102693767A (zh) 2012-09-26
CN102693767B CN102693767B (zh) 2015-03-25

Family

ID=46859143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210157602.9A Active - Reinstated CN102693767B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102693767B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103050162A (zh) * 2013-01-21 2013-04-17 哈尔滨工业大学 一种纳米钽/纳米氮化硼-聚乙烯空间中子辐射防护复合材料及其制备方法
CN103198871A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种具有中子屏蔽效果的复合屏蔽材料
CN104409124A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 北京富迪创业科技有限公司 一种辐射混合场用高填充复合屏蔽材料及制备方法
CN104744945A (zh) * 2015-03-24 2015-07-01 南京航空航天大学 具有阻燃隔热性能的中子屏蔽材料及其制备方法
TWI500045B (zh) * 2013-02-11 2015-09-11 Ind Tech Res Inst 輻射吸收材料與其製備方法以及輻射屏蔽複合材料與其製備方法
CN106280501A (zh) * 2016-08-16 2017-01-04 南京航空航天大学 一种以泡沫金属为基体的中子屏蔽复合材料及其制备方法
CN107680698A (zh) * 2016-08-02 2018-02-09 波音公司 用于极端环境的多功能复合结构
CN108250557A (zh) * 2018-01-19 2018-07-06 东莞理工学院 一种柔性低氢中子屏蔽材料及其制备方法
CN110951135A (zh) * 2019-09-04 2020-04-03 陈淑萍 一种薄壁高性能铅硼聚乙烯复合核屏蔽材料的制备方法
CN111943612A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 中国核动力研究设计院 一种耐辐照耐高温快中子屏蔽材料及制备方法
CN115215659A (zh) * 2021-04-16 2022-10-21 国立大学法人筑波大学 用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115484A (zh) * 1993-07-30 1996-01-24 青岛橡胶制品六厂 快中子辐射的防护材料
CN101916604A (zh) * 2010-08-02 2010-12-15 北京富迪创业科技有限公司 一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115484A (zh) * 1993-07-30 1996-01-24 青岛橡胶制品六厂 快中子辐射的防护材料
CN101916604A (zh) * 2010-08-02 2010-12-15 北京富迪创业科技有限公司 一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何建洪 等: "射线与中子辐射屏蔽材料的研究进展", 《材料导报》 *
郑金美 等: "铅硼聚乙烯复合屏蔽材料", 《第三届（2005年）同位素技术与应用学术研讨会会议文集》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103050162A (zh) * 2013-01-21 2013-04-17 哈尔滨工业大学 一种纳米钽/纳米氮化硼-聚乙烯空间中子辐射防护复合材料及其制备方法
TWI500045B (zh) * 2013-02-11 2015-09-11 Ind Tech Res Inst 輻射吸收材料與其製備方法以及輻射屏蔽複合材料與其製備方法
CN103198871A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种具有中子屏蔽效果的复合屏蔽材料
CN104409124A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 北京富迪创业科技有限公司 一种辐射混合场用高填充复合屏蔽材料及制备方法
CN104744945B (zh) * 2015-03-24 2017-07-11 南京航空航天大学 具有阻燃隔热性能的中子屏蔽材料及其制备方法
CN104744945A (zh) * 2015-03-24 2015-07-01 南京航空航天大学 具有阻燃隔热性能的中子屏蔽材料及其制备方法
CN107680698A (zh) * 2016-08-02 2018-02-09 波音公司 用于极端环境的多功能复合结构
CN107680698B (zh) * 2016-08-02 2023-06-06 波音公司 用于极端环境的多功能复合结构
CN106280501A (zh) * 2016-08-16 2017-01-04 南京航空航天大学 一种以泡沫金属为基体的中子屏蔽复合材料及其制备方法
CN108250557A (zh) * 2018-01-19 2018-07-06 东莞理工学院 一种柔性低氢中子屏蔽材料及其制备方法
CN110951135A (zh) * 2019-09-04 2020-04-03 陈淑萍 一种薄壁高性能铅硼聚乙烯复合核屏蔽材料的制备方法
CN111943612A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 中国核动力研究设计院 一种耐辐照耐高温快中子屏蔽材料及制备方法
CN115215659A (zh) * 2021-04-16 2022-10-21 国立大学法人筑波大学 用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102693767B (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102693767A (zh) 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法
CN103183861A (zh) 一种具有中子和伽玛综合屏蔽效果的复合屏蔽材料
CN102660212B (zh) 一种单组份环氧导热粘合剂
CN107910088A (zh) 一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用
CN104409124A (zh) 一种辐射混合场用高填充复合屏蔽材料及制备方法
CN104228268B (zh) 梯度式高分子基中子吸收栅板材料及其制备方法
CN108335771B (zh) 中子屏蔽材料及其制备方法
CN106280501A (zh) 一种以泡沫金属为基体的中子屏蔽复合材料及其制备方法
CN102867557B (zh) 一种氮化硼-聚乙烯空间辐射防护复合材料的制备方法
CN101944594A (zh) 一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料及其制备方法
CN101302367A (zh) 防中子快干腻子
CN104130546A (zh) 一种核辐射屏蔽材料的制备方法
CN104277173A (zh) 聚丙烯酸金属盐/氧化硼材料及其制备方法和应用
Lou et al. Multifunctional silicone rubber/paraffin@ PbWO4 phase‐change composites for thermoregulation and gamma radiation shielding
Wei et al. Enhanced wide energy regions gamma ray shielding property for Bi2O3-Gd2O (CO3) 2∙ H2O/EP composites with strong electron cloud overlap
Mehelli et al. Outstanding thermal neutrons shields based on epoxy, UHMWPE fibers and boron carbide particles
CN108912463B (zh) 一种钆基金属有机骨架复合屏蔽材料及制备方法
CN108084665A (zh) 一种环氧树脂基中子屏蔽材料及其制备方法
CN101916604A (zh) 一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法
CN103050162B (zh) 一种纳米钽/纳米氮化硼-聚乙烯空间中子辐射防护复合材料
JPH08201581A (ja) 放射線遮蔽用組成物並びにその用途
CN104103330A (zh) 一种核辐射屏蔽材料
CN103073773B (zh) 用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN102672178B (zh) 碳化硼-铝硅合金可燃毒物芯块的制备方法
CN103198871A (zh) 一种具有中子屏蔽效果的复合屏蔽材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150325

Termination date: 20190521

RR01 Reinstatement of patent right
RR01 Reinstatement of patent right

Former decision: termination of patent right due to unpaid annual fee

Former decision publication date: 20200508

DD01 Delivery of document by public notice
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Liu Jun

Document name: Notice of Conformity