CN104072916A - 一种pvc中子屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PVC中子屏蔽材料及其制备方法，称取PVC、环氧大豆油、硬脂酸钙、马来酸二丁基锡、碳化硼、UV-9、硬脂酸钡、硬脂酸镁、二苯基砜、MBS、热稳定剂、二氧化钛、聚丙二醇和增塑剂，将原料混合后混炼、拉片、切粒、压制和冷却后即可；产品冲击强度5-10MPa，氧指数35%；弯曲强度15-25MPa，拉伸强度15-35MPa；维卡耐热温度60-70℃，可以广泛生产并不断代替现有材料。

Description

一种PVC中子屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种中子屏蔽材料，尤其涉及一种PVC中子屏蔽材料及其制备方法，属于塑料材料技术领域。 

背景技术

PVC是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m²；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨的特性并具有较好的保暖性和弹性。

聚氯乙烯对光、热的稳定性较差。软化点为80℃，于130℃开始分解。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时即开始分解，130℃以上分解更快。受热分解出放出氯化氢气体，使其变色，由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后发脆。从这里不难理解，为什么一些PVC塑料时间久了就会变黄、变脆的原因。聚氯乙烯具有阻燃、耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好的优点

PVC板是以PVC为原料制成的截面为蜂巢状网眼结构的板材。是一种真空吸塑膜，用于各类面板的表层包装，所以又被称为装饰膜、附胶膜，应用于建材、包装、医药等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为60%，其次是包装行业，还有其他若干小范围应用的行业。按照软硬程度可分为软PVC和硬PVC。按制作工艺可分为PVC结皮发泡板和PVC自由发泡板。

PVC在人们的日常生活中随处可见。PVC不但可以表现自然界的颜色，还可以表现人们幻想中的颜色。在德国，40%的家具都是用PVC来作表面材料的，如办公桌、书架、沙发、厨柜等。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995年一年，PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。在东南亚的增长数度尤为显著。

中子屏蔽为保护工作人员不受或少受中子辐射而设置的屏蔽物。它与γ射线屏蔽不同，必须用轻元素制成，以使中子很快减速。其中慢化能力最好的是含氢物质，如水、石蜡等。中国专利CN102214490A，公开日为2011年10月12日，公开了一种中子屏蔽材料及其制作方法，主要采用硼砂、水玻璃、氟硅酸钠制成，具有一定的机械强度,成型速度可控,工艺简单,成本低廉。中国专利CN1023426492A，公开日为2013年12月4日，公开了一种中子屏蔽材料及其制备工艺，主要采用超高分子量聚乙烯、至少一种硼化合物、和至少一种硬脂酸或其盐制成，具有成本低廉、制备简单、成型性好、产品优良率高、中子屏蔽效果好优点，但是拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和氧指数等没有改进，随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和氧指数高的PVC中子屏蔽材料及其制备方法，以满足市场需求，是非常必要的。 

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对现有PVC屏蔽材料拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和氧指数没有很大改进的技术问题，提供一种利用PVC中子屏蔽材料及其制备方法。

技术方案：

一种PVC中子屏蔽材料，原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油3-7份，硬脂酸钙1-3份，马来酸二丁基锡2.5-5.5份，碳化硼50-70份，UV-9为15-25份，硬脂酸钡1-2份，硬脂酸镁1.5-3.5份，二苯基砜0.1-1份，MBS20-40份，热稳定剂5-15份，二氧化钛2-6份，聚丙二醇0.5-1.5份，增塑剂20-30份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述PVC中子屏蔽材料的原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油4-6份，硬脂酸钙1.5-2.5份，马来酸二丁基锡3.5-4.5份，碳化硼55-65份，UV-9为18-22份，硬脂酸钡1.3-1.7份，硬脂酸镁2-3份，二苯基砜0.2-0.8份，MBS25-35份，热稳定剂7-13份，二氧化钛3-5份，聚丙二醇0.8-1.2份，增塑剂22-28份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述PVC中子屏蔽材料的原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油5份，硬脂酸钙2份，马来酸二丁基锡4份，碳化硼60份，UV-9为20份，硬脂酸钡1.5份，硬脂酸镁2.5份，二苯基砜0.5份，MBS30份，热稳定剂10份，二氧化钛4份，聚丙二醇1份，增塑剂25份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述热稳定剂采用三碱式硫酸铅或二碱式亚磷酸铅。

作为本发明的一种优选技术方案：所述增塑剂采用DOP或DBP。

所述PVC中子屏蔽材料的制备方法步骤为：

第一步：按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌10-30min，升温至110-130℃加入剩余原料，搅拌均匀；

第二步：将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼8-10min，混炼温度140-160℃，混炼后拉片、切粒；

第三步：在层压机上叠片压制10-20min，压制温度80℃，压力5-15MPa，冷却后即可。

有益效果：

本发明所述一种PVC中子屏蔽材料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品冲击强度5-10MPa，氧指数35%；2、弯曲强度15-25MPa，拉伸强度15-35MPa；3、维卡耐热温度60-70℃，可以广泛生产并不断代替现有材料。 

具体实施方式

实施例1:

按重量份数配比称取PVC100份，环氧大豆油3份，硬脂酸钙1份，马来酸二丁基锡2.5份，碳化硼50份，UV-9为15份，硬脂酸钡1份，硬脂酸镁1.5份，二苯基砜0.1份，MBS20份，二碱式亚磷酸铅5份，二氧化钛2份，聚丙二醇0.5份，DBP20份，按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌10min，升温至110℃加入剩余原料，搅拌均匀，将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼8min，混炼温度140℃，混炼后拉片、切粒，在层压机上叠片压制10min，压制温度80℃，压力5MPa，冷却后即可。

产品冲击强度5MPa，氧指数35%；弯曲强度15MPa，拉伸强度15MPa；维卡耐热温度60℃。

实施例2:

按重量份数配比称取PVC100份，环氧大豆油7份，硬脂酸钙3份，马来酸二丁基锡5.5份，碳化硼70份，UV-9为25份，硬脂酸钡2份，硬脂酸镁3.5份，二苯基砜1份，MBS40份，二碱式亚磷酸铅15份，二氧化钛6份，聚丙二醇1.5份，DBP30份，按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌30min，升温至130℃加入剩余原料，搅拌均匀，将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼10min，混炼温度160℃，混炼后拉片、切粒，在层压机上叠片压制20min，压制温度80℃，压力15MPa，冷却后即可。

产品冲击强度6MPa，氧指数35%；弯曲强度18MPa，拉伸强度18MPa；维卡耐热温度62℃。 

实施例3:

按重量份数配比称取PVC100份，环氧大豆油4份，硬脂酸钙1.5份，马来酸二丁基锡3.5份，碳化硼55份，UV-9为18份，硬脂酸钡1.3份，硬脂酸镁2份，二苯基砜0.2份，MBS25份，二碱式亚磷酸铅7份，二氧化钛3份，聚丙二醇0.8份，DOP22份，按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌15min，升温至115℃加入剩余原料，搅拌均匀，将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼9min，混炼温度145℃，混炼后拉片、切粒，在层压机上叠片压制12min，压制温度80℃，压力8MPa，冷却后即可。

产品冲击强度8MPa，氧指数35%；弯曲强度20MPa，拉伸强度25MPa；维卡耐热温度65℃。

实施例4:

按重量份数配比称取PVC100份，环氧大豆油6份，硬脂酸钙2.5份，马来酸二丁基锡4.5份，碳化硼65份，UV-9为22份，硬脂酸钡1.7份，硬脂酸镁3份，二苯基砜0.8份，MBS35份，三碱式硫酸铅13份，二氧化钛5份，聚丙二醇1.2份，DOP28份，按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌25min，升温至125℃加入剩余原料，搅拌均匀，将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼9min，混炼温度155℃，混炼后拉片、切粒，在层压机上叠片压制18min，压制温度80℃，压力12MPa，冷却后即可。

产品冲击强度9MPa，氧指数35%；弯曲强度22MPa，拉伸强度30MPa；维卡耐热温度68℃。

实施例5:

按重量份数配比称取PVC100份，环氧大豆油5份，硬脂酸钙2份，马来酸二丁基锡4份，碳化硼60份，UV-9为20份，硬脂酸钡1.5份，硬脂酸镁2.5份，二苯基砜0.5份，MBS30份，三碱式硫酸铅10份，二氧化钛4份，聚丙二醇1份，DOP25份，按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌20min，升温至120℃加入剩余原料，搅拌均匀，将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼9min，混炼温度150℃，混炼后拉片、切粒，在层压机上叠片压制15min，压制温度80℃，压力10MPa，冷却后即可。

产品冲击强度10MPa，氧指数35%；弯曲强度25MPa，拉伸强度35MPa；维卡耐热温度70℃。

以上实施例中的所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种PVC中子屏蔽材料，其特征在于，所述PVC中子屏蔽材料的原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油3-7份，硬脂酸钙1-3份，马来酸二丁基锡2.5-5.5份，碳化硼50-70份，UV-9为15-25份，硬脂酸钡1-2份，硬脂酸镁1.5-3.5份，二苯基砜0.1-1份，MBS20-40份，热稳定剂5-15份，二氧化钛2-6份，聚丙二醇0.5-1.5份，增塑剂20-30份。

2.根据权利要求1所述的一种PVC中子屏蔽材料，其特征在于，所述PVC中子屏蔽材料的原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油4-6份，硬脂酸钙1.5-2.5份，马来酸二丁基锡3.5-4.5份，碳化硼55-65份，UV-9为18-22份，硬脂酸钡1.3-1.7份，硬脂酸镁2-3份，二苯基砜0.2-0.8份，MBS25-35份，热稳定剂7-13份，二氧化钛3-5份，聚丙二醇0.8-1.2份，增塑剂22-28份。

3.根据权利要求1所述的一种PVC中子屏蔽材料，其特征在于，所述PVC中子屏蔽材料的原料按重量份数配比如下：PVC100份，环氧大豆油5份，硬脂酸钙2份，马来酸二丁基锡4份，碳化硼60份，UV-9为20份，硬脂酸钡1.5份，硬脂酸镁2.5份，二苯基砜0.5份，MBS30份，热稳定剂10份，二氧化钛4份，聚丙二醇1份，增塑剂25份。

4.根据权利要求1所述的一种PVC中子屏蔽材料，其特征在于，所述热稳定剂采用三碱式硫酸铅或二碱式亚磷酸铅。

5.根据权利要求1所述的一种PVC中子屏蔽材料，其特征在于：所述增塑剂采用DOP或DBP。

6.一种权利要求1所述PVC中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按重量份数配比称取PVC、环氧大豆油、碳化硼、UV-9、硬脂酸镁和二苯基砜混合均匀，升温至90℃，依次加入MBS、二氧化钛、聚丙二醇和马来酸二丁基锡，搅拌10-30min，升温至110-130℃加入剩余原料，搅拌均匀；

第二步：将上述搅拌均匀的原料在二辊车上混炼8-10min，混炼温度140-160℃，混炼后拉片、切粒；

第三步：在层压机上叠片压制10-20min，压制温度80℃，压力5-15MPa，冷却后即可。