CN109608881A - 一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油捏合，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，硫化完成制备。该新型的苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力，有很大的应用前景。

Description

一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法。
背景技术
随着世界能源危机的日益加剧，新能源的开发与应用已经成为当前各国可持续发展的战略目标之一，其中核技术的开发与应用是新能源开发的核心。随着核技术的不断开发，其应用已经深入到船舶、潜艇、航空、医疗和农业等领域。
在核技术的应用过程中，对中子进行有效的屏蔽必不可少。虽然水泥基和金属基复合材料具有良好的屏蔽性能，但其存在抗压强度低、耐久性差、柔韧性差等缺点。虽然环氧树脂含硼复合材料相比于乙烯基复合材料具有更好的抗老化性耐热性能，但其力学性能仍然不能满足实际工程的要求。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油在100-110℃下捏合1h，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，在150-170℃下硫化25min即完成制备。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的纯度为99.0-99.9%。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述苯基硅生胶的质量为200g。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的质量分数为10%-30%。随着B4C比例的不断增加，增强体的不均匀团聚和屏蔽材料形成的集中应力共同影响材料的拉伸性能，从而导致屏蔽材料的拉伸性能突然下降。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述抽真空的时间为1h。纳米屏蔽材料的断裂拉伸应变和拉伸强度明显增强，这主要因为纳米颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度，和硅橡胶复合，因其弥散强化作用，使其具有很高的拉伸强度。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，通过对材料的热学性能、力学性能、中子屏蔽性能表征，发现这种新型中子屏敞材料不仪有良好的中子屏蔽性能，而且还有较好的柔性。随着B4C含量的增加，复合材料的中子屏蔽牢增加，复合材料的失重温度也相对增加，耐热性能逐步增强。该新型的苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力，有很大的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法进行详细说明。
实施例一
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油在100℃下捏合1h，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，在150℃下硫化25min即完成制备。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的纯度为99.0%。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述苯基硅生胶的质量为200g。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的质量分数为10%。随着B4C比例的不断增加，增强体的不均匀团聚和屏蔽材料形成的集中应力共同影响材料的拉伸性能，从而导致屏蔽材料的拉伸性能突然下降。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述抽真空的时间为1h。纳米屏蔽材料的断裂拉伸应变和拉伸强度明显增强，这主要因为纳米颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度，和硅橡胶复合，因其弥散强化作用，使其具有很高的拉伸强度。
实施例二
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油在105℃下捏合1h，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，在160℃下硫化25min即完成制备。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的纯度为99.5%。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述苯基硅生胶的质量为200g。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的质量分数为20%。随着B4C比例的不断增加，增强体的不均匀团聚和屏蔽材料形成的集中应力共同影响材料的拉伸性能，从而导致屏蔽材料的拉伸性能突然下降。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述抽真空的时间为1h。纳米屏蔽材料的断裂拉伸应变和拉伸强度明显增强，这主要因为纳米颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度，和硅橡胶复合，因其弥散强化作用，使其具有很高的拉伸强度。
实施例三
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油在110℃下捏合1h，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，在170℃下硫化25min即完成制备。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的纯度为99.9%。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述苯基硅生胶的质量为200g。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述B4C的质量分数为30%。随着B4C比例的不断增加，增强体的不均匀团聚和屏蔽材料形成的集中应力共同影响材料的拉伸性能，从而导致屏蔽材料的拉伸性能突然下降。当B4C含量为1O 时，屏蔽材料的断裂拉伸应变为81.6B/% ，拉伸强度为2.6MPa；随着B4C含量的增加，屏蔽材料的断裂拉伸应变相对增加。当B4C含量为25% 时，屏蔽材料的断裂拉伸应变突然下降。之后，当B4C含量为30 %时，屏蔽材料的断裂拉伸应变上升到145B/%，拉伸强度上升到2.65MPa。
本发明所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，所述抽真空的时间为1h。
纳米屏蔽材料的断裂拉伸应变和拉伸强度明显增强，这主要因为纳米颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度，和硅橡胶复合，因其弥散强化作用，使其具有很高的拉伸强度。随着B4C比例的不断增加，增强体的不均匀团聚和屏蔽材料形成的集中应力共同影响材料的拉伸性能，从而导致屏蔽材料的拉伸性能突然下降。随着B4C含量进一步增加，屏蔽材料的断裂方式以B4C的断裂为主，其拉伸性能相对增加。
纳米屏蔽材料的断裂拉伸应变和拉伸强度明显增强，这主要因为纳米颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度，和硅橡胶复合，因其弥散强化作用，使其具有很高的拉伸强度。
通过对材料的热学性能、力学性能、中子屏蔽性能表征，发现这种新型中子屏敞材料不仅有良好的中子屏蔽性能，而且还有较好的柔性。B4C的均匀性和硅橡胶形成的集中应，共同影响屏蔽材料的拉伸性能。随着B4C含量的增加，复合材料的中子屏蔽牢增加，复合材料的失重温度也相对增加，耐热性能逐步增强。另外，纳米复合材料相比于微米复合材料在力学性能、热学性能和中子屏蔽性能等方面也郝有一定的提高。

Claims (5)

1.一种橡胶中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：单苯基硅生胶的制备：将八甲基环四硅氧烷和八苯基环四砘氧烷在碱性催化剂的作用下水解开环聚合反应，升温破催化剂，得到单苯基硅生胶；取苯基硅生胶放入捏合机中加入气相二氧化硅、硅烷偶联剂和含氢硅油在100-110℃下捏合1h，抽真空，陈化处理，之后与B4C一起加入到双辊机中混炼，将混炼后的复合材料注入模具放在流延成型机中，在150-170℃下硫化25min即完成制备。
2.根据权利要求1所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述B4C的纯度为99.0-99.9%。
3.根据权利要求2所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述苯基硅生胶的质量为200g。
4.根据权利要求3所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述B4C的质量分数为10%-30%。
5.根据权利要求4所述橡胶中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述抽真空的时间为1h。
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