CN109776914A - 一种抗辐射石墨烯屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，它是由下述重量份的原料组成的：聚乙烯110‑130、石墨烯15‑20、碳化硅3‑4、锌粉1‑2、乙氧基化烷基酚硫酸铵0.7‑1、三聚氰胺1‑2、季戊四醇2‑4、环烷酸铜0.1‑0.2、1,2‑二甲基咪唑0.8‑1、十二碳醇酯3‑4、八钼酸铵1‑2、蓖麻油酸1‑2、三羟甲基丙烷2‑4。本发明有效的改善了复合填料在基体间的分散相容性，提高了成品材料的力学稳定性，且加入的碳化硅、锌粉等都具有很好屏蔽效果，从而提高了成品的屏蔽性能。

Description

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种抗辐射石墨烯屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

随着现代社会的不断发展，各种高能射线在军事、通讯、医学、工业、农业和人们的日常生活中得到越来越广泛的应用，直接导致了在世界范围内辐射剂量的年集体有效剂量的增加，各种射线也在某种程度上给人们带来了很多的危害，已经被认为是继大气污染、水污染、噪声污染后的第四大公害，；

随着科技的高度反正，为了减轻各种类型的辐射污染对人们带来的负面效应，需要开发具有一定防护功能的屏蔽材料，来抵抗各种射线、微波；

聚乙烯材料可用于各种不同的产品或应用。这些产品或应用包括薄膜、纤维、模塑制品，这些材料在受到高能辐射后，其断裂强度、伸长率等都会受到不同程度的影响，进而降低了稳定性，导致材料容易老化，使用寿命低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种抗辐射石墨烯屏蔽材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚乙烯110-130、石墨烯15-20、碳化硅3-4、锌粉1-2、乙氧基化烷基酚硫酸铵0.7-1、三聚氰胺1-2、季戊四醇2-4、环烷酸铜0.1-0.2、1,2-二甲基咪唑0.8-1、十二碳醇酯3-4、八钼酸铵1-2、蓖麻油酸1-2、三羟甲基丙烷2-4。

所述的钛酸酯纤维是由下述重量份的原料组成的：

双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯0.7-1、乙基纤维素2-3、苯骈三氮唑0.1-0.2、聚磷酸铵1-2、烷基醇酰胺1-2。

所述的钛酸酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）取苯骈三氮唑，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55-70℃，保温搅拌10-20分钟，得醇溶液；

（2）取乙基纤维素、聚磷酸铵混合，加入到混合料重量33-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入烷基醇酰胺，超声5-10分钟，得酰胺溶液；

（3）取上述醇溶液、酰胺溶液混合，送入到65-70℃的恒温水浴中，加入双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，保温搅拌20-30分钟，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得钛酸酯纤维。

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳化硅、锌粉混合，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为65-70℃，保温搅拌1-2小时，得抗辐射溶液；

（2）取三羟甲基丙烷、石墨烯混合，加入到混合料重量24-30倍的去离子水中，超声10-20分钟，得石墨烯分散液；

（3）取1,2-二甲基咪唑，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，搅拌均匀，与上述抗辐射溶液混合，送入到反应釜中，加入石墨烯分散液，升高反应釜温度为90-95℃，保温搅拌2-3小时，出料，加入聚山梨酯80，搅拌至常温，得酯化分散液；

（4）取三聚氰胺，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入聚乙烯，在60-65℃下保温搅拌10-20分钟，蒸馏除去乙醇，得氰胺化聚乙烯；

（5）取乙氧基化烷基酚硫酸铵，加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酯化分散液、氰胺化聚乙烯混合，超声1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空70-75℃下干燥1-2小时，得石墨烯改性聚乙烯；

（6）取上述石墨烯改性聚乙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述抗辐射石墨烯屏蔽材料。

本发明的优点：

本发明首先采用双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯处理乙基纤维素，得钛酸酯纤维，然后采用蓖麻油酸处理碳化硅、锌粉，采用三羟甲基丙烷处理石墨烯，再通过高温酯化反应提高了石墨烯、碳化硅、锌粉间的结合强度，且改善了复合填料的表面活性，然后与三聚氰胺改性的聚乙烯基体共混，有效的改善了复合填料在基体间的分散相容性，提高了成品材料的力学稳定性，且加入的碳化硅、锌粉等都具有很好屏蔽效果，从而提高了成品的屏蔽性能。

具体实施方式

实施例1

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚乙烯110、石墨烯15、碳化硅3、锌粉1、乙氧基化烷基酚硫酸铵0.7、三聚氰胺1、季戊四醇2-4、环烷酸铜0.1、1,2-二甲基咪唑0.8、十二碳醇酯3、八钼酸铵1、蓖麻油酸1、三羟甲基丙烷2。

所述的钛酸酯纤维是由下述重量份的原料组成的：

双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯0.7、乙基纤维素2、苯骈三氮唑0.1、聚磷酸铵1、烷基醇酰胺1。

所述的钛酸酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）取苯骈三氮唑，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55℃，保温搅拌10分钟，得醇溶液；

（2）取乙基纤维素、聚磷酸铵混合，加入到混合料重量33倍的去离子水中，搅拌均匀，加入烷基醇酰胺，超声5分钟，得酰胺溶液；

（3）取上述醇溶液、酰胺溶液混合，送入到65℃的恒温水浴中，加入双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，保温搅拌20分钟，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得钛酸酯纤维。

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳化硅、锌粉混合，加入到混合料重量13倍的去离子水中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为65℃，保温搅拌1小时，得抗辐射溶液；

（2）取三羟甲基丙烷、石墨烯混合，加入到混合料重量24倍的去离子水中，超声10分钟，得石墨烯分散液；

（3）取1,2-二甲基咪唑，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，搅拌均匀，与上述抗辐射溶液混合，送入到反应釜中，加入石墨烯分散液，升高反应釜温度为90℃，保温搅拌2小时，出料，加入聚山梨酯80，搅拌至常温，得酯化分散液；

（4）取三聚氰胺，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入聚乙烯，在60℃下保温搅拌10分钟，蒸馏除去乙醇，得氰胺化聚乙烯；

（5）取乙氧基化烷基酚硫酸铵，加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酯化分散液、氰胺化聚乙烯混合，超声1小时，过滤，将沉淀水洗，真空70℃下干燥1小时，得石墨烯改性聚乙烯；

（6）取上述石墨烯改性聚乙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述抗辐射石墨烯屏蔽材料。

实施例2

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚乙烯130、石墨烯20、碳化硅4、锌粉2、乙氧基化烷基酚硫酸铵1、三聚氰胺2、季戊四醇4、环烷酸铜0.2、1,2-二甲基咪唑1、十二碳醇酯4、八钼酸铵2、蓖麻油酸2、三羟甲基丙烷4。

所述的钛酸酯纤维是由下述重量份的原料组成的：

双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯1、乙基纤维素3、苯骈三氮唑0.2、聚磷酸铵2、烷基醇酰胺2。

所述的钛酸酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）取苯骈三氮唑，加入到其重量8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为70℃，保温搅拌20分钟，得醇溶液；

（2）取乙基纤维素、聚磷酸铵混合，加入到混合料重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入烷基醇酰胺，超声10分钟，得酰胺溶液；

（3）取上述醇溶液、酰胺溶液混合，送入到70℃的恒温水浴中，加入双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，保温搅拌30分钟，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得钛酸酯纤维。

一种抗辐射石墨烯屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳化硅、锌粉混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为70℃，保温搅拌2小时，得抗辐射溶液；

（2）取三羟甲基丙烷、石墨烯混合，加入到混合料重量30倍的去离子水中，超声20分钟，得石墨烯分散液；

（3）取1,2-二甲基咪唑，加入到其重量8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，搅拌均匀，与上述抗辐射溶液混合，送入到反应釜中，加入石墨烯分散液，升高反应釜温度为95℃，保温搅拌3小时，出料，加入聚山梨酯80，搅拌至常温，得酯化分散液；

（4）取三聚氰胺，加入到其重量8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入聚乙烯，在65℃下保温搅拌20分钟，蒸馏除去乙醇，得氰胺化聚乙烯；

（5）取乙氧基化烷基酚硫酸铵，加入到其重量14倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酯化分散液、氰胺化聚乙烯混合，超声2小时，过滤，将沉淀水洗，真空75℃下干燥2小时，得石墨烯改性聚乙烯；

（6）取上述石墨烯改性聚乙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述抗辐射石墨烯屏蔽材料。

性能测试：

采用钴60为辐射源，进行对比性能测试：

本发明的抗辐射石墨烯屏蔽材料的抗辐射测试：

辐射吸收剂量为3兆拉德：保留断裂伸长率为67.7-73%；

辐射吸收剂量为6兆拉德：保留断裂伸长率为61.8-63.4%；

传统聚乙烯材料的抗辐射测试：

辐射吸收剂量为3兆拉德：保留断裂伸长率为10.3%；

辐射吸收剂量为6兆拉德：保留断裂伸长率为7.1%。

Claims (4)

1.一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

聚乙烯110-130、石墨烯15-20、碳化硅3-4、锌粉1-2、乙氧基化烷基酚硫酸铵0.7-1、三聚氰胺1-2、季戊四醇2-4、环烷酸铜0.1-0.2、1,2-二甲基咪唑0.8-1、十二碳醇酯3-4、八钼酸铵1-2、蓖麻油酸1-2、三羟甲基丙烷2-4。

2.根据权利要求1所述的一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，其特征在于，所述的钛酸酯纤维是由下述重量份的原料组成的：

双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯0.7-1、乙基纤维素2-3、苯骈三氮唑0.1-0.2、聚磷酸铵1-2、烷基醇酰胺1-2。

3.根据权利要求2所述的一种抗辐射石墨烯屏蔽材料，其特征在于，所述的钛酸酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）取苯骈三氮唑，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55-70℃，保温搅拌10-20分钟，得醇溶液；

（2）取乙基纤维素、聚磷酸铵混合，加入到混合料重量33-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入烷基醇酰胺，超声5-10分钟，得酰胺溶液；

（3）取上述醇溶液、酰胺溶液混合，送入到65-70℃的恒温水浴中，加入双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，保温搅拌20-30分钟，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得钛酸酯纤维。

4.一种如权利要求1-3中任一所述的抗辐射石墨烯屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取碳化硅、锌粉混合，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为65-70℃，保温搅拌1-2小时，得抗辐射溶液；

（2）取三羟甲基丙烷、石墨烯混合，加入到混合料重量24-30倍的去离子水中，超声10-20分钟，得石墨烯分散液；

（3）取1,2-二甲基咪唑，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，搅拌均匀，与上述抗辐射溶液混合，送入到反应釜中，加入石墨烯分散液，升高反应釜温度为90-95℃，保温搅拌2-3小时，出料，加入聚山梨酯80，搅拌至常温，得酯化分散液；

（4）取三聚氰胺，加入到其重量6-8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入聚乙烯，在60-65℃下保温搅拌10-20分钟，蒸馏除去乙醇，得氰胺化聚乙烯；

（5）取乙氧基化烷基酚硫酸铵，加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酯化分散液、氰胺化聚乙烯混合，超声1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空70-75℃下干燥1-2小时，得石墨烯改性聚乙烯；

（6）取上述石墨烯改性聚乙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述抗辐射石墨烯屏蔽材料。