【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于核用材料，具體涉及一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料及其制備方法。
技術介紹
1、核能工業的快速發展對乏燃料罐體、核管道等設備設施的需求量與日俱增，為了減少乏燃料儲運及核設備儀器運行過程中產生的射線對環境及人員的傷害，個人輻射防護以及核設施、核裝備、核儀器等外圍輻射防護用柔性橡膠材料必不可少。此外，用于上述環境的柔性橡膠輻射防護材料往往需經受中子和γ射線的雙重輻射，故橡膠材料還必須具備良好的中子/γ射線一體化屏蔽性能。
2、一般通過在橡膠基體中添加碳化硼、釓、鉛、鎢等材料來賦予其中子和γ射線屏蔽性能。但是碳化硼等屏蔽填料與橡膠基體之間存在大量無機-有機界面，導致填料在基體中發生嚴重團聚，同時填料與基體間存在明顯空隙，進而影響填料對基體的屏蔽性能改善效果。此外，往往較高含量屏蔽填料才能賦予硅橡膠材料有效輻射屏蔽性能，這又會大幅度破壞硅橡膠材料的機械性能，影響其實際應用。
3、因此，迫切需要開發一種制備方法綠色環保且簡單高效，同時具有優異機械性能和中子/γ射線綜合屏蔽性能的硅橡膠輻射屏蔽材料。目前鮮有系統地報道高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料的方法和工藝路線。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料。該鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料通過引入白炭黑和氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子，改善了氧化鎢粒子在硅橡膠基體中的分散性，增強了碳化硼與硅橡膠基體的界面相互作用，保證材料的高強度，提升氧化鎢和碳化硼
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑30～50份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子90～240份，羥基硅油4～10份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷1～2.5份；所述鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料的拉伸強度均在4mpa以上，厚度為2cm時的熱中子屏蔽率均在99％以上，厚度為2cm時的鈷-60放射線γ射線屏蔽率為20％～30％。
3、上述的一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑40份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子160份，羥基硅油6份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷2份。
4、同時，本專利技術還公開了一種如上述的高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
5、步驟一、采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷對氧化鎢粒子進行表面改性處理；
6、步驟二、采用鹽酸多巴胺對碳化硼進行表面改性處理；
7、步驟三、利用步驟一中表面改性處理后的氧化鎢粒子對步驟二中表面改性處理后的碳化硼進行表面接枝，得到氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子；
8、步驟四、將甲基乙烯基硅橡膠生膠、白炭黑、步驟三中得到的氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子、羥基硅油、2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷加入到開煉機中進行混煉，然后對混煉產物進行硫化處理，得到高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料。
9、上述的方法，其特征在于，步驟一中所述氧化鎢粒子與γ-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比為10～20:1，所述表面改性處理的溫度為50℃～90℃，時間為4h～10h。本專利技術通過控制氧化鎢粒子與γ-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比，避免質量比過高導致無法在氧化鎢粒子表面接枝足夠的氨基官能團，以及質量比過低導致過量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷無法接枝于氧化鎢粒子表面的難題；通過控制表面改性處理的溫度，避免溫度過低導致γ-氨丙基三乙氧基硅烷難以充分水解而無法接枝于氧化鎢粒子表面，同時避免溫度過高導致γ-氨丙基三乙氧基硅烷分解而難以接枝的難題；通過控制表面改性處理時間，避免時間過短導致無法在氧化鎢粒子表面接枝足夠的氨基官能團，同時避免時間過長無法在氧化鎢粒子表面接枝更多的氨基官能團的難題。
10、上述的方法，其特征在于，步驟二中所述碳化硼與鹽酸多巴胺的質量比為10～40:1，所述表面改性處理的時間為15h～30h。本專利技術通過控制碳化硼與鹽酸多巴胺的質量比和表面改性處理時間，避免質量比過高、改性時間過短導致多巴胺無法在碳化硼表面發生充分自聚合以形成足夠聚多巴胺層，同時避免質量比過低、改性時間過長導致碳化硼表面的聚多巴胺層過厚而影響材料組成。
11、上述的方法，其特征在于，步驟三中所述表面改性處理后的氧化鎢粒子與表面改性處理后的碳化硼的質量比為5～9:1，所述表面接枝的時間為10h～40h。本專利技術通過控制表面改性處理后的氧化鎢粒子與表面改性處理后的碳化硼的質量比，避免質量比過低導致碳化硼表面負載的氧化鎢含量較少而無法保證材料的γ射線屏蔽性能，同時避免質量比過高導致過量氧化鎢粒子無法接枝在碳化硼的有限表面而形成團聚體；通過控制表面接枝的時間，避免時間過短導致氧化鎢粒子表面氨基與碳化硼表面聚多巴胺之間無法充分反應而無法將氧化鎢粒子完全、均勻且牢固的接枝在碳化硼表面，同時避免時間過長導致反應已充分完成而無法在碳化硼表面接枝更多的氧化鎢粒子。
12、上述的方法，其特征在于，步驟四中所述混煉轉速為10rpm～30rpm，混煉時間為30min～60min，所述硫化處理溫度為160℃～180℃，硫化處理時間為10min～20min。本專利技術通過控制混煉轉速，避免混煉轉速過低導致剪切力較小而無法將各組分充分共混，同時避免混煉轉速過高導致剪切生熱而影響材料性能，通過控制混煉時間，避免混料時間過短導致各組分無法充分均勻共混，同時避免混料時間過長導致剪切生熱而影響材料性能；通過控制硫化處理溫度和時間，避免硫化溫度過低、硫化時間過短導致硫化不完全而影響材料的成品率和性能，同時避免硫化溫度過高、硫化時間過長導致硫化膠過熟而影響其性能。
13、本專利技術與現有技術相比具有以下優點：
14、1、本專利技術通過在鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料中引入氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子，改善了氧化鎢粒子在硅橡膠基體中的分散性，增強了碳化硼與硅橡膠基體的界面相互作用，從而有效發揮碳化硼有效吸收熱中子、氧化鎢高效屏蔽γ射線的作用，提升了氧化鎢和碳化硼對硅橡膠復合材料機械強度和中子/γ射線綜合屏蔽性能的增強效果。
15、2、本專利技術通過在鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料中引入白炭黑補強，彌補了高含量氧化鎢和碳化硼對硅橡膠復合材料機械強度的大幅度破壞，賦予了材料高強度，從而保證了屏蔽材料在復雜工況下的使用。
16、3、本專利技術中的氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子是采用改性氧化鎢粒子對改性碳化硼進行表面接枝合成而得，兩者之間通過化學鍵牢固結合，改善了碳化硼的化學惰性表面，避免了氧化鎢粒子的團聚。
17、4、本專利技術制備的鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料同時具有優異的機械強度和中子/γ射線屏蔽性能，適用于個本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑30～50份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子90～240份，羥基硅油4～10份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷1～2.5份；所述鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料的拉伸強度均在4MPa以上，厚度為2cm時的熱中子屏蔽率均在99％以上，厚度為2cm時的鈷-60放射線γ射線屏蔽率為20％～30％。
2.根據權利要求1所述的一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑40份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子160份，羥基硅油6份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷2份。
3.一種如權利要求1和2所述的高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟一中所述氧化鎢粒子與γ-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比為10～20:1，所述表面改性處理的溫度為50℃～90℃，時間為4h～10h。
5.根據權利
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟三中所述表面改性處理后的氧化鎢粒子與表面改性處理后的碳化硼的質量比為5～9:1，所述表面接枝的時間為10h～40h。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟四中所述混煉轉速為10rpm～30rpm，混煉時間為30min～60min，所述硫化處理溫度為160℃～180℃，硫化處理時間為10min～20min。
...【技術特征摘要】
1.一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑30～50份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子90～240份，羥基硅油4～10份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷1～2.5份；所述鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料的拉伸強度均在4mpa以上，厚度為2cm時的熱中子屏蔽率均在99％以上，厚度為2cm時的鈷-60放射線γ射線屏蔽率為20％～30％。
2.根據權利要求1所述的一種高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料，其特征在于，按照重量份計包括以下成分：甲基乙烯基硅橡膠生膠100份，白炭黑40份，氧化鎢包覆碳化硼異質結構粒子160份，羥基硅油6份，2,5-二甲基-2,5-雙-(叔丁基過氧)己烷2份。
3.一種如權利要求1和2所述的高強度鎢硼硅橡膠輻射屏蔽材料制備方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王書展，彭雄厚，祖愿，李歡，吳金平，
申請(專利權)人：西安稀有金屬材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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