JPS61215610A - 中性子捕捉透明樹脂材料及びその製造法 - Google Patents

中性子捕捉透明樹脂材料及びその製造法

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JPS61215610A
JPS61215610A JP5610885A JP5610885A JPS61215610A JP S61215610 A JPS61215610 A JP S61215610A JP 5610885 A JP5610885 A JP 5610885A JP 5610885 A JP5610885 A JP 5610885A JP S61215610 A JPS61215610 A JP S61215610A
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JP
Japan
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meth
acrylate
boron
neutron
resin material
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JP5610885A
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English (en)
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Kozo Ida
浩三 井田
Kiyotaka Azegami
畔上 清孝
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ホウ素を高い濃度で含有する中性子捕捉用の
透明な樹脂材料に関する。
ホウ素を含有する樹脂組成物としては、ポリエチレンに
ホウ素化合物を混合した樹脂組成物が知られている(特
開昭57−151897号、特開昭56−122848
号、特開昭56−131649号、特開昭56−133
349号及び特開昭57−151879号等の公報参照
)。
しかしこれらはいずれも基材樹脂と無機ホウ素化合物を
混合して(・るため、光学的に不透明材料であり、用途
が限定されている。一方、有機ホウ素化合物を透明プラ
スチックに可溶化させたホウ素含有透明プラスチックも
知られている。
例えば特公昭46−!11847号公報には、多価アル
コールをホウ酸と反応させて得られる界面活性有機ホウ
素化合物の製法が記載され、このホウ素化合物をポリメ
チルメタクリレートに配合すると、帯電防止性を付与で
きることが示は0.05〜0.67重量%である。特開
昭55−144597号公報には、多価アルコールから
形成されるホウ酸エステルを含有するアルキルメタクリ
レート又はスチレンの重合体から成る中性子線遮蔽材料
が記載されている。この遮蔽材料は、透明プラスチック
であるアクリル樹脂やスチレン樹脂を基材として、これ
に多価アルコールから形成されるホウ酸エステルを混合
したものであって、ホウ酸エステルの添加量の増加に伴
い、機械的性質及び透明性を損うため、ホウ素含量は4
重量%が上限にすぎない。本発明者らは、このような状
況に鑑み、機械的性質及び透明性に優れかつホウ素を高
濃度に含有する中性子捕捉用透明樹脂材料を求めて研究
した結果、本発明を完成した。
本発明は、一般式 %式%) (式中R1は水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素残基
、Rtは炭素数2〜6の炭化水素残基、R3は水素原子
又はエステル残基、Xは直接結合又は基−CH−CH,
−1nは1〜乙の整数を示す)H で表わされる分子中に少な(とも1個の(メタ)アクリ
ロキシ基を有するホウ素含有(メタ)アクリレートの単
独重合体又は該単量体と共重合しうる他の単量体との共
重合体を主成分とする樹脂組成物であって、ホウ素の含
有量が全樹脂組成物に対して0.2〜6.0重量%であ
ることを主成分とする、中性子捕捉透明樹脂材料である
従来はホウ酸エステル化合物を(メタ)アクリレートあ
るいはスチレンに相溶させ、これを重合し透明な樹脂組
成物を得ていたが、本発明の樹脂材料は、ホウ素を分子
中に含有する(メタ)アクリレートの(共)重合体であ
り、機械的性質及び透明性が優れている。
ホウ素含有(メタ)アクリレートは、例えばホウ素化合
物をアルコール性水酸基又はエポキシ基を有する(メタ
)アクリレートと反応させることにより得られる(特開
昭57−137372号公報参照)。ホウ素化合物とし
てはホウ酸、酸化ホウ素又はホウ酸エステル例えばホウ
酸トリアルキルが用いられる。質量数10の同位体ホウ
素を15.0%以上含有するホウ素化合物を用いること
が好ましい。
アルコール性水酸基を有する(メタ)アクリレートとし
ては、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒド
ロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメ
タクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートな
ど、エポキシ基を有する(メタ)アジリレートとしては
グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートな
どが用いられる。
アルコール性水酸基又はエポキシ基を有する(メタ)ア
クリレートの使用量は、例えばホウ酸1モルに対し、1
〜3モルが好マしい。(メタ)アクリレートの量がこれ
より少ないと、目的の樹脂組成物の透明性が損なわれる
。また(メタ)アクリレートの量がこれより多いと、ホ
ウ素含有(メタ)アクリレートの収率が低下する。
ホウ素含有(メタ)アクリレートを他の単量体と共重合
させる場合は、相溶性の点から、nが6であるホウ素含
有(メタ)アクリレート〜を用いることが好ましい。ま
たnが1又は2の場合には、非重合性のアルコール性水
酸基又は非重合性のエポキシ基含有化合物でエステル化
したものを用いてもよい。
ホウ素含有(メタ)アクリレートとの共重合に用いられ
る単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、
(メタ)アクリル酸エチル、α−ヒドロキシ(メタ)ア
クリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ
ート、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル
酸フェニル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、スチレン、α−メチルスチレン等があげられる。機
械的性質及び透明性の観点からは、メタクリル酸メチル
及びスチレンが好ましい。これらの単量体とホウ素含有
(メタ)アクリレートの配合比は、得られる樹脂のホウ
素含有量が0.2重量%以上となるようにすることが必
要である。その上限は6.0重量%であり、0,2重量
%以下では中性子の遮蔽能が十分でない。
本発明の中性子捕捉透明樹脂材料を製造するに際しては
、前記のホウ素含有(メタ)アクリレート又はこれと他
の単量体の混合物を、2枚の平行な鋳型板とその周囲に
設げたガスケットから構成された型の中に注入し、鋳込
重合を行うことが好ましい。2枚の平行な鋳型板として
は、鏡面硝子又は鏡面金属板が用いられる。
鋳込重合は常法により、アゾビス系、パーオキサイド系
等のラジカル重合開始剤又は光重合開始剤を添加し、加
熱又は光照射することにより行われる。重合に際しては
必要に応じ、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、離型剤等を添
加することもできる。また樹脂組成物の用途に応じて、
γ線吸収能力の大きいBa、Pb、Bi等の元素、シン
チレータ−物質、蛍光体等を添加してもよい。
本発明の樹脂材料は、ホウ素の熱中性子に対する核反応
性に由来する種々の機能を利用して、熱中性子の遮蔽、
検出、中性子線ラジオグラフィなでに用いられる。
実施例1 フラスコに2−ヒドロヤシエチルメタクリレート3モル
C5901)及びホウ酸1モル(62g)を入れ、80
℃で3時間攪拌下に反応させた。次いで減圧下に生成水
を54.9除去し、無色透明なホウ素含有メタクリレー
ト698Iを得た。このホウ素含有メタクリレートは、
赤外スペクトルから、ホウ酸1分子中に3個のアルコー
ルがエステルを形成していることが確認された。
このホウ素含有メタクリレート100.9に、2.2′
−アジヒスー(2,4−ジメチルバレロニトリル)o、
o′5g及び離型剤としてジオクチルスルホサクシネー
ト・ナトリウム塩o、oasgを添加し、溶解させたの
ち、脱気し、板厚が5龍となるよう設定されたステンレ
ススチールHの平板の鋳型中に注入し、この鋳型を65
℃の温水に180分間浸漬したのち、120°Cの空気
浴に120分間滞在させて重合を完結させた。
鋳型から取り出した樹脂板はアクリル樹脂板と同じく無
色透明であった。得られた樹脂組成物中のホウ素の含有
量は2.8重量%、全光線透過率(ASTM−D 10
05−61 )は92%、曲げ破壊強度(ASTM−0
790−63)は540に9/crn2、熱中性子に対
する遮蔽能力は、熱中性子源とし、て2M c fを用
いた場合、比較例により得られた樹脂板の12倍を示し
た(線源に対し試料で遮蔽したときと遮蔽しないときの
BFカウンター値の比)。
実施例2 実施例1で得られたホウ素含有メタクリレート80gに
メチルメタクリレート20J、2.2’−アジヒスー(
2,4〜ジメチルバレロニトリル)0.03p及び離型
剤としてジオクチルスルホサクシネート・ナトリウム塩
o、oos、pを添加、溶解させたのち、実施例1と同
様に鋳込重合を実施した。
鋳凰から取出した樹脂板はアクリル樹脂板と同じく無色
、透明であった。得られた樹脂組成物中のホウ素の含有
量は′2.2重量%、全光線透過率は92%、曲げ破壊
強度は720 kg7cm”、熱中性子に対する遮蔽能
力は比較例の樹脂板の8倍であった。
実施例3 実施例1で得られたホウ素含有メタクリレート80gに
スチレン20g、アゾビスバレロニトリルo、os&及
びジオクチルスルホサクシネート・ナトリウム塩0.0
05Iを添加、溶解させ、実施例1を同様に鋳込重合を
実施した。
鋳型から取出した樹脂板はアクリル樹脂板と同じく無色
透明であった。得られた樹脂組成物中のホウ素の含有量
は2.2重量%、全光線透過率は90%、曲げ破壊強度
は65okg/Crn2であった。
実施例4 フラスコに2−ヒドロキシエチルメタクリレート3モル
(390g)及びホウ酸トリメチル1−e ル(55,
5,9)を入れ、60℃で6時間攪拌下に反応させた。
次いで減圧下に生成したメタノールを64.9除去し、
無色透明なホウ素含有メタクリレート381.59を得
た。
赤外スペクトルの結果、得られたホウ素含有メタクリレ
ートにおいてはメチル基が3個ともメタクリロキシエチ
ル基にエステル交換していることが確認された。
こうして得られたホウ素含有メタクリレートを用いて実
施例1と同様に重合し、熱中性子に対する遮蔽能力の大
きい無色透明の樹脂板を得た。
実施例5 攪拌装置及び冷却コンデンサーを付したフラスコ中ニ、
トルエン500+nJ、グリシジルメタクリレート4モ
ル(568,9)、水1,1モル(19、8g)及び酸
化ホウ素1モル(69g)を入れて、トルエンを還流さ
せながら2時間反応させた。次(・で減圧下にトルエン
及び過剰の水を留去して無色透明な重合性ホウ素化合物
を得た。このホウ素化合物100gに対し、アゾビス−
(2,4−ジメチルバレロニトリル)O,OSI及び離
型剤としてジオクチルスルホサクシネート・ナトリウム
塩0゜005gを添加し、溶解させたのち、実施例1と
同様にして重合し、熱中性子遮蔽能力の大きな樹脂板を
得た。
比較例 メチルメタクリレ−)100gに2,2′−アゾビス=
(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.03g及びジ
オクチルスルホサクシネート・ナトリウム塩o、oos
gを添加し溶解させたのち、実施例1と同様に鋳込重合
を実施し、アクリル樹脂板を得た。この樹脂板の全光線
透過率は92%、曲げ破壊強度は1050 kg / 
cm2であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中R_1は水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素残
    基、R_2は炭素数2〜6の炭化水素残基、R_3は水
    素原子又はエステル残基、Xは直接結合又は基▲数式、
    化学式、表等があります▼、nは1〜3の整数を示す) で表わされる分子中に少なくとも1個の(メタ)アクリ
    ロキシ基を有するホウ素含有(メタ)アクリレートの単
    独重合体又は該単量体と共重合しうる他の単量体との共
    重合体を主成分とする樹脂組成物であつて、ホウ素の含
    有量が全樹脂組成物に対して0.2〜6.0重量%であ
    ることを特徴とする中性子捕捉透明樹脂材料。 2、ホウ酸、酸化ホウ素又はホウ酸エステルから選ばれ
    るホウ素化合物を、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリ
    レートと反応させて得られるホウ素含有(メタ)アクリ
    レートの(共)重合体を主成分とする、特許請求の範囲
    第1項に記載の中性子捕捉透明樹脂材料。 3、ホウ酸、酸化ホウ素又はホウ酸エステルから選ばれ
    るホウ素化合物を、グリシジル(メタ)アクリレートと
    反応させて得られるホウ素含有(メタ)アクリレートの
    (共)重合体を主成分とする、特許請求の範囲第1項に
    記載の中性子捕捉透明樹脂材料。 4、質量数10の同位体ホウ素を15.0%以上含有す
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第1〜3項に記載
    の中性子捕捉透明樹脂材料。 5、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中R_1は水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素残
    基、R_3は炭素数2〜6の炭化水素残基、R_3は水
    素原子又はエステル残基、Xは直接結合又は基▲数式、
    化学式、表等があります▼、nは1〜3の整数を示す) で表わされる分子中に少なくとも1個の(メタ)アクリ
    ロキシ基を有するホウ素含有(メタ)アクリレート又は
    該単量体と共重合しうる他の単量体との混合物を2枚の
    鋳型板とその周囲に設けたガスケットから構成されるセ
    ルの中に注入して鋳込重合を行うことを特徴とする、中
    性子捕捉透明樹脂材料の製造法。
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