CN114316601B - 一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于封堵材料技术领域，涉及一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料及其制备方法。制备所述的封堵材料的原料包含A组分与B组分，所述的A组分按重量配比包含200‑250份的乙烯基硅油，5‑20份的铂催化剂，3‑10份的功能填料补强剂，10‑150份的功能填料阻燃剂，100‑2000份的功能填料密度调节剂，0.1‑2份的功能助剂抑制剂；所述的B组分按重量配比包含150‑250份的乙烯基硅油，10‑100份的含氢硅油，3‑10份的功能填料补强剂，100‑200份的功能填料阻燃剂，100‑2000份的功能填料密度调节剂，0.1‑2份的功能助剂抑制剂。本发明制得的封堵材料具有高密度、高回弹性，能够解决由核设施管道内介质流通、冷热冲击及布置支架限位等引起的管道大位移导致的封堵材料密封性能下降或失效的问题。

Description

一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料及其制备方法

技术领域

本发明属于封堵材料技术领域，涉及一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料及其制备方法。

背景技术

对核设施建筑中的空开口、贯穿口、建筑缝隙等孔洞，需按照防护封堵要求进行密封和填塞，使其与相应的构件协同工作，以起到屏蔽射线，阻止热量、火焰和烟气蔓延扩散的作用。与此同时，还需满足气密、水密、防火以及生物屏蔽的要求，预防火灾或辐射对核设施区域内的人员造成伤害，预防放射性物质外泄而造成环境污染。因此，对核设施中孔洞的生物屏蔽封堵必须给予额外关注。

目前，核设施中所采用的防火封堵材料主要分为无机防火水泥、柔性有机封堵材料及MCT水密阻火模板几大类。柔性有机封堵材料主要包括含铅硅酮泡沫和硅酮橡胶类材料，其中含铅硅酮泡沫主要用于有放射性防护要求的区域。相较于无机封堵材料而言，有机封堵材料具有柔韧性好、不易损坏、便于拆卸等优势，但其密度相对较低，不具有生物屏蔽的作用。现有的高密度硅橡胶封堵材料由于高密度粉体填充，材料失去了压缩回弹性，无法满足在实际工况条件下，由于管道内介质流通、冷热冲击及布置支架限位的影响，引起管道发生大位移导致封堵材料密封性能下降或失效。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，以能够具有高密度、高回弹性，能够解决由核设施管道内介质流通、冷热冲击及布置支架限位等引起的管道大位移导致的封堵材料密封性能下降或失效的问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，制备所述的封堵材料的原料包含A组分与B组分，

所述的A组分按重量配比包含200-250份的乙烯基硅油，5-20份的铂催化剂，3-10份的功能填料补强剂，10-150份的功能填料阻燃剂，100-2000份的功能填料密度调节剂，0.1-2份的功能助剂抑制剂；

所述的B组分按重量配比包含150-250份的乙烯基硅油，10-100份的含氢硅油，3-10份的功能填料补强剂，100-200份的功能填料阻燃剂，100-2000份的功能填料密度调节剂，0.1-2份的功能助剂抑制剂。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的乙烯基硅油为辐射改性的乙烯基硅油、乙烯基含量为0.2-0.4wt％的乙烯基硅油、乙烯基含量为0.8-1.2wt％的乙烯基硅油的混合物，三者的质量比为(0.1-5)：(5-10)：(0.1-2)。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的辐射改性的乙烯基硅油的制备方法为：

将乙烯基含量为0.2-0.4wt％的乙烯基硅油和聚二甲基硅油混合均匀后，置于⁶⁰Co源中辐照，辐照剂量率为15-30Gy/min，辐照吸收剂量为10-70kGy。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的补强剂选自气相二氧化硅、轻质碳酸钙、硅微粉、硅灰石粉中的一种或多种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的阻燃剂选自氢氧化镁和/或氢氧化铝。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的密度调节剂选自改性或非改性钨粉、铁粉、铅粉中的一种或多种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中改性钨粉的制备方法为：

将钨粉、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯三者混合，超声分散后，磁力搅拌混合，待钨粉表面银色光亮充分显露后，停止搅拌，加入四氢呋喃洗涤并抽滤，干燥所得粉末，得到所述的改性钨粉。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其中所述的抑制剂选自炔醇类化合物、过氧化物中的一种或多种，如上海硅友新材料科技有限公司销售的GS5100抑制剂中的一种或多种，但不局限于上海硅友新材料科技有限公司销售的GS5100抑制剂。

本发明的第二个目的是提供一种如上所述的封堵材料的制备方法，以能够更好的制备如上所述的封堵材料，制得封堵材料具有高密度、高回弹性，能够解决由核设施管道内介质流通、冷热冲击及布置支架限位等引起的管道大位移导致的封堵材料密封性能下降或失效的问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种如上所述的封堵材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)A组分制备：将所述的乙烯基硅油加入反应釜中，常温真空搅拌后加入所述的补强剂、阻燃剂、密度调节剂、抑制剂，20-40℃真空搅拌混合后再加入所述的铂催化剂搅拌混合，脱泡，制得A组分；

(2)B组分制备：将所述的乙烯基硅油与所述的含氢硅油加入反应釜中，常温真空搅拌后加入所述的补强剂、阻燃剂、密度调节剂、抑制剂，20-40℃真空搅拌混合后制得B组分；

(3)封堵材料的制备：将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分混合后进行固化，即得到所述的封堵材料。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种如上所述的封堵材料的制备方法，其中：

步骤(1)与步骤(2)中，所述的常温真空搅拌的时间为10-30min，所述的20-40℃真空搅拌的时间为30-60min；

步骤(3)中，所述的A组分与所述的B组分的混合质量比为1:0.2-5，所述的固化的温度为15-60℃。

本发明的有益效果在于，本发明制得的封堵材料具有高密度、高回弹性，能够解决由核设施管道内介质流通、冷热冲击及布置支架限位等引起的管道大位移导致的封堵材料密封性能下降或失效的问题。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

实施例1：生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料的制备(一)

A组分制备：

将50g辐射改性乙烯基硅油(制备方法为：将乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油和适量的聚二甲基硅油混合均匀后，封装在玻璃容器中，室温环境下置于⁶⁰Co源中辐照，剂量率为15-30Gy/min，吸收剂量为10-70kGy。以下同理制备)、150g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向上述混合液中加入5g气相二氧化硅、120g氢氧化铝、1000g铁粉、500g钨粉、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌45min。再加入12g铂催化剂搅拌混合，真空脱泡30min，灌装制得A组分。

B组分制备：

将40g辐射改性乙烯基硅油、120g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油、35g含氢硅油四种不同硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向上述混合液中加入5g气相二氧化硅、132g氢氧化铝、1000g铁粉、500g钨粉、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌60min，灌装制得B组分。

将制得的A组分和B组分按重量比1:1混合，于15-60℃下固化，即得到高密度高回弹的生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料。

实施例2：生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料的制备(二)

A组分制备：

将50g辐射改性乙烯基硅油、150g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向上述混合液中加入5g气相二氧化硅、120g氢氧化铝、1000g铁粉、500g改性钨粉(制备方法为：室温下，将钨粉、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯三者混合，超声分散30min后，进行24h以上的磁力搅拌混合。待钨粉表面银色光亮充分显露后，停止搅拌。加入四氢呋喃洗涤并抽滤，将抽滤后的粉末放入烘箱在80℃条件下烘干4小时，得到改性后钨粉。以下同理制备)、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌45min。再加入12g铂催化剂搅拌混合，真空脱泡30min，灌装制得A组分。

B组分制备：

将40g辐射改性乙烯基硅油、120g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油、35g含氢硅油四种不同硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向混合溶液中加入5g气相二氧化硅、132g氢氧化铝、1000g铁粉、500g改性钨粉、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌60min，灌装制得B组分。

将制得的A组分和B组分按重量比1:1混合，于15-60℃下固化，即得到高密度高回弹的生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料。

实施例3：对比制备例

A组分制备：

将200g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向混合液中加入5g气相二氧化硅、120g氢氧化铝、1500g钨粉、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌45min。再加入12g铂催化剂搅拌混合，真空脱泡30min，灌装制得A组分。

B组分制备：

将170g乙烯基含量为0.3wt％的乙烯基硅油、20g乙烯基含量为1wt％的乙烯基硅油、35g含氢硅油三种不同硅油加入反应釜中，常温下真空搅拌30min。向混合液中加入5g气相二氧化硅、132g氢氧化铝、1500g钨粉、0.5gGS5100，在20-40℃下真空搅拌60min，灌装制得B组分。

将制得的A组分和B组分按重量比1:1混合，于15-60℃下固化，即得到封堵材料。

实施例4：检测实施例

对实施例1-3制得的封堵材料，依据国家标准进行性能检测，结果如下：

检测结果表明，相较于对比例实施例3，实施例1和实施例2制得的封堵材料密度较高且仍具备一定的弹性；辐射改性乙烯基硅油的加入，调整了体系的交联结构，增加了体系的弹性。

实施例1中，为提高材料密度的同时减少金属填料的用量，改用密度更高的钨粉部分替代铁粉，所制得的封堵材料并不均匀，钨粉在材料固化的过程中发生沉降。

相较而言，实施例2中加入改性钨粉，大大改善了体系的分散性，提高了封堵材料的各方面性能。

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种生物屏蔽型硅橡胶基封堵材料，其特征在于：制备所述的封堵材料的原料包含A组分与B组分，

所述的A组分按重量配比包含200-250份的乙烯基硅油，5-20份的铂催化剂，3-10份的功能填料补强剂，10-150份的功能填料阻燃剂，100-2000份的功能填料密度调节剂，0.1-2份的功能助剂抑制剂；

所述的B组分按重量配比包含150-250份的乙烯基硅油，10-100份的含氢硅油，3-10份的功能填料补强剂，100-200份的功能填料阻燃剂，100-2000份的功能填料密度调节剂，0.1-2份的功能助剂抑制剂；

所述的乙烯基硅油为辐射改性的乙烯基硅油、乙烯基含量为0.2-0.4wt％的乙烯基硅油、乙烯基含量为0.8-1.2wt％的乙烯基硅油的混合物，三者的质量比为(0.1-5)：(5-10)：(0.1-2)；

所述的辐射改性的乙烯基硅油的制备方法为：

将乙烯基含量为0.2-0.4wt％的乙烯基硅油和聚二甲基硅油混合均匀后，置于⁶⁰Co源中辐照，辐照剂量率为15-30Gy/min，辐照吸收剂量为10-70kGy。

2.根据权利要求1所述的封堵材料，其特征在于：所述的补强剂选自气相二氧化硅、轻质碳酸钙、硅微粉、硅灰石粉中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的封堵材料，其特征在于：所述的阻燃剂选自氢氧化镁和/或氢氧化铝。

4.根据权利要求1所述的封堵材料，其特征在于：所述的密度调节剂选自改性或非改性钨粉、铁粉、铅粉中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的封堵材料，其特征在于，改性钨粉的制备方法为：

将钨粉、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯三者混合，超声分散后，磁力搅拌混合，待钨粉表面银色光亮充分显露后，停止搅拌，加入四氢呋喃洗涤并抽滤，干燥所得粉末，得到所述的改性钨粉。

6.根据权利要求1所述的封堵材料，其特征在于：所述的抑制剂选自炔醇类化合物、过氧化物中的一种或多种。

7.一种根据权利要求1-6之一所述的封堵材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)A组分制备：将所述的乙烯基硅油加入反应釜中，常温真空搅拌后加入所述的补强剂、阻燃剂、密度调节剂、抑制剂，20-40℃真空搅拌混合后再加入所述的铂催化剂搅拌混合，脱泡，制得A组分；

(2)B组分制备：将所述的乙烯基硅油与所述的含氢硅油加入反应釜中，常温真空搅拌后加入所述的补强剂、阻燃剂、密度调节剂、抑制剂，20-40℃真空搅拌混合后制得B组分；

(3)封堵材料的制备：将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分混合后进行固化，即得到所述的封堵材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

步骤(1)与步骤(2)中，所述的常温真空搅拌的时间为10-30min，所述的20-40℃真空搅拌的时间为30-60min；

步骤(3)中，所述的A组分与所述的B组分的混合质量比为1:0.2-5，所述的固化的温度为15-60℃。