CN103971776A - 一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料及其制备方法 - Google Patents

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施伟
谭毅
李佳艳
胡洪
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Abstract

一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料及其制备方法，属于隔热材料技术领域，该材料以软碳纤维毡作为基体，柔性铅纤维布以缝合或粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上，制备方法为：将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过缝合线进行缝合，或通过粘结剂进行粘结成型，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。该材料既具有隔热保温作用，又能对核辐射有相当强的防护作用，可以用于需要隔热和防核辐射的装置或设备之上，具有成型、制备工艺简单，使用方便的特点，同时该隔热材料为柔性材料，可以制成各种形状。

Description

一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料及其制备方法
技术领域
本发明属于隔热材料技术领域，特别涉及一种防核辐射的隔热材料，另外还涉及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的发展，人类社会对能源的需求越来越旺盛，目前很多国家都开始建设核电站，利用核发电来解决能源的需求，但是核应用在给人类带来便利的同时，也给人类的健康带来了隐患，核反应中释放的射线会对生物造成严重的伤害，导致癌变、基因突变等各种疾病。因此，如何安全的利用核能，成为了目前科学界研究的重要课题。
在核的利用过程中，核管道中的液体、废水等在运输时会造成：
1、散失大量的热，增加能耗；
2、辐射大量的射线，危害人体健康；
3、核管道的温度较高，也不利于维护工作人员的施工操作。
因此，从这两个角度来说，开发一种既具有隔热保温作用，又能对核辐射有相当强的防护作用的材料显得尤为重要。目前国内在核管道保温隔热方面依旧采用传统的陶瓷毡、埋地等操作来完成，并未从根本上解决高温、核防护的问题。
发明内容
本发明的目的是克服以上现有技术的不足，提供一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料及其制备方法，该隔热材料通过将柔性铅纤维布以缝合或粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体而制成，缝合采用碳绳交叉或平行缝合，粘结采用树脂粘结剂，固定压紧后，烘干固化得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，该材料既具有隔热保温作用，又能对核辐射有相当强的防护作用，可以用于需要隔热和防核辐射的装置或设备之上，具有成型、制备工艺简单，使用方便的特点。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，其特征在于：以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布。
所述柔性铅纤维布以缝合或粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。
一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过缝合线进行缝合，或通过粘结剂进行粘结成型，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
所述步骤(2)中缝合的密度为1-10针/cm2，缝合的方式为交叉缝合或平行缝合。
所述步骤(2)中缝合线为碳绳，其材料为碳纤维，缝合线的直径为1-5mm。
所述步骤(2)中粘结成型的具体工艺为：在步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体表面涂覆树脂粘结剂，然后将步骤(1)处理后的柔性铅纤维布贴覆在树脂粘结剂上，固定压紧，烘干固化，即得到用于核辐射防护的硬质碳纤维基隔热材料。
所述树脂粘结剂为热固性环氧树脂或热固性酚醛树脂。
所述固定压紧的压力为0.7-3MPa。
所述烘干固化温度为150-200℃，时间为7-15小时。
所述软碳纤维毡基体与柔性铅纤维布通过步骤(2)中粘结成型后的剥离强度为0.2-0.8MPa。
本发明使用软碳纤维毡作为隔热材料基体，该软碳纤维毡的前驱体可以是聚丙烯腈、粘胶或沥青，该材料具有导热系数小、热容量低、密度小、线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击性强、耐化学腐蚀性强等优点，并且具有一定的辐射屏蔽性能，能在较为苛刻的环境条件下应用；在此基础上，利用柔性铅纤维布作为防核辐射的主要介质，对两者通过结构设计和特定工艺的复合，得到具有核辐射防护功能的隔热材料。实际应用时，由于该隔热材料为柔性材料，可以制成各种形状，例如筒型，板型等，可塑性强，使用方便，同时解决了防高温、防核辐射的问题。该材料实际应用时，注意将柔性铅纤维布一侧置于冷端，最大程度的减弱核辐射的危害，也可避免由于温度过高导致铅融化而失效。
本发明的有益效果在于：
(1)、将材料的隔热性能与防核辐射性能相结合，增加了材料的多功能性；
(2)、采用柔性铅纤维布作为核辐射防护组分，构成的多功能材料的可塑性高，能根据使用环境制造成型，提高了其应用的多样性，例如平板、圆筒、异形等；
(3)、降低了铅作为核防护时的使用温度，保证了材料的安全可靠性。
附图说明
图1是一种用于核辐射防护的缝合成型的软碳纤维基隔热材料的结构示意图。
图2是一种用于核辐射防护的粘结成型的软碳纤维基隔热材料的结构示意图。
图中：1、缝合线，2、柔性铅纤维布，3、软碳纤维毡，4、粘合剂
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
如图1所示的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布，柔性铅纤维布以缝合的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。该软碳纤维毡的前驱体为聚丙烯腈，柔性铅纤维布是铅合金拔丝成的纤维，其主要成分是铅、硼等合金元素，柔性铅纤维布比铅块或铅板柔软，可以缝合成各种形状。
该用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过缝合线进行缝合，缝合的密度为10针/cm2，缝合的方式为交叉缝合，缝合线为碳绳，其材料为碳纤维，缝合线的直径为1mm，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
实施例2
如图1所示的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布，柔性铅纤维布以缝合的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。该软碳纤维毡的前驱体为沥青，柔性铅纤维布是铅合金拔丝成的纤维，其主要成分是铅、硼等合金元素，柔性铅纤维布比铅块或铅板柔软，可以缝合成各种形状。
该用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过缝合线进行缝合，缝合的密度为1针/cm2，缝合的方式为平行缝合，缝合线为碳绳，其材料为碳纤维，缝合线的直径为5mm，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
实施例3
如图2所示的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布，柔性铅纤维布以粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。该软碳纤维毡的前驱体为沥青，柔性铅纤维布是铅合金拔丝成的纤维，其主要成分是铅、硼等合金元素，柔性铅纤维布比铅块或铅板柔软，可以粘结成各种形状。
该用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过粘结剂进行粘结成型，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
粘结成型的具体工艺为：在步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体表面涂覆树脂粘结剂，然后将步骤(1)处理后的柔性铅纤维布贴覆在树脂粘结剂上，用模具固定压紧，烘干固化，树脂粘结剂为热固性环氧树脂，固定压紧的压力为0.7MPa，烘干固化温度为200℃，时间为7小时，得到定型的防核辐射的软碳纤维基隔热材料。软碳纤维毡基体与柔性铅纤维布通过步骤(2)中粘结成型后的剥离强度为0.2MPa。
实施例4
如图2所示的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布，柔性铅纤维布以粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。该软碳纤维毡的前驱体为聚丙烯晴，柔性铅纤维布是铅合金拔丝成的纤维，其主要成分是铅、硼等合金元素，柔性铅纤维布比铅块或铅板柔软，可以粘结成各种形状。
该用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过粘结剂进行粘结成型，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
粘结成型的具体工艺为：在步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体表面涂覆树脂粘结剂，然后将步骤(1)处理后的柔性铅纤维布贴覆在树脂粘结剂上，用模具固定压紧，烘干固化，树脂粘结剂为热固性酚醛树脂，固定压紧的压力为3MPa，烘干固化温度为150℃，时间为15小时，得到定型的防核辐射的软碳纤维基隔热材料。软碳纤维毡基体与柔性铅纤维布通过步骤(2)中粘结成型后的剥离强度为0.8MPa。

Claims (10)

1.一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，其特征在于：以软碳纤维毡作为基体，在软碳纤维毡基体表面上固定连接有柔性铅纤维布。
2.根据权利要求1所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料，其特征在于：所述柔性铅纤维布以缝合或粘结的方式固定连接于软碳纤维毡基体表面之上。
3.根据权利要求1所述一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)坯体制作：
将软碳纤维毡基体表面经过打磨、清洗处理后，得到粗糙表面；将柔性铅纤维布裁剪后经过打磨和清洗处理，得到粗糙表面；
(2)成型：
将步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体和柔性铅纤维布通过缝合线进行缝合，或通过粘结剂进行粘结成型，即得到用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料。
4.根据权利要求3所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中缝合的密度为1-10针/cm2，缝合的方式为交叉缝合或平行缝合。
5.根据权利要求3所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中缝合线为碳绳，其材料为碳纤维，缝合线的直径为1-5mm。
6.根据权利要求3所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中粘结成型的具体工艺为：在步骤(1)处理后的软碳纤维毡基体表面涂覆树脂粘结剂，然后将步骤(1)处理后的柔性铅纤维布贴覆在树脂粘结剂上，固定压紧，烘干固化，即得到用于核辐射防护的硬质碳纤维基隔热材料。
7.根据权利要求6所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述树脂粘结剂为热固性环氧树脂或热固性酚醛树脂。
8.根据权利要求6所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述固定压紧的压力为0.7-3MPa。
9.根据权利要求6所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述烘干固化温度为150-200℃，时间为7-15小时。
10.根据权利要求3所述的一种用于核辐射防护的软碳纤维基隔热材料的制备方法，其特征在于，所述软碳纤维毡基体与柔性铅纤维布通过步骤(2)中粘结成型后的剥离强度为0.2-0.8MPa。
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