[发明专利]用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于空间质子辐射防护的复合材料及其制备方法和应用的领域。 

背景技术

对于航天器的设计，空间质子辐射防护材料一直以来是重要的研究课题，传统的辐射防护材料以铝为主。为了达到防辐射效果，必须增加铝防护层的厚度，从而使航天器的重量增加，航天器轻量化问题一直是设计师们关注的热点问题。研究表明，含氢轻元素在抵抗辐射损伤方面比重元素更加有效，也就是说辐射防护效率随着原子序数的降低呈增加趋势。理论上，液氢具有最好的防护效率，但是实际应用时并不可行，可以将材料的含氢量作为衡量材料防护效率的一个标准。 

聚乙烯分子中含有一个碳原子、两个氢原子，具有非常高的氢含量，因此具有较高的辐射防护效率。然而，在现有的辐射防护材料方法制备得到的在聚乙烯辐射防护材料时，由于其热稳定性较差，严重制约其使用范围。 

发明内容

本发明是要解决现有的辐射防护材料方法制备得到的辐射防护材料，铝防护层存在密度大而导致使用的重量大，采用聚乙烯材料做为辐射防护材料时存在着由于其热稳定性较差，严重制约其使用范围的问题，而提供了用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料及其制备方法和应用。 

用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料，按重量份数是由1份~100份的聚乙烯树脂、1份~50份的碳纳米管和0.5份~20份的偶联剂制备而成。 

用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的： 

一、按重量份数称取1份~100份的聚乙烯树脂、1份~50份的碳纳米管、0.5份~20份的偶联剂和2份~5份的乙醇； 

二、将步骤一称取的碳纳米管混合均匀后，加入到步骤一称取的乙醇中，均匀分散，得到均匀分散的碳纳米管的混合液； 

三、向步骤二得到的均匀分散的碳纳米管的混合液中，加入步骤一称取的偶联剂，在50℃~140℃的温度下，以80r/min~120r/min的搅拌速率，搅拌1h~15h，然后，过滤、烘干，得到固体混合物； 

四、将步骤一称取的聚乙烯树脂与步骤三得到的固体混合物混合均匀，然后，在175℃~240℃的温度和5MPa~45MPa的机械压力下，压制1min~40min，即得到用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料。 

用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料的应用，是将该材料用于防护空间质子辐射。 

本发明具有以下优点： 

一、本发明提供的用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料的制备方法制备得到的辐射防护材料，由于采用的是聚乙烯做为辐射防护材料，使其密度大大降低，有效的解决了铝防护层重量大的弊端； 

二、本发明提供的用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料的制备方法制备得到的辐射防护材料，由于掺杂了碳纳米管，使得聚乙烯复合材料相对于纯聚乙烯的热稳定性有了很大的提高，提高了10%~40%，同时，防护质子效率提高40%~75%。 

附图说明

图1为试验一得到的辐射防护材料Ⅰ和现有的纯聚乙烯进行热重分析对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅰ，虚线为纯聚乙烯。 

图2为试验一得到的辐射防护材料Ⅱ和现有的纯铝进行质子辐照防护对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅱ，虚线为纯铝。 

图3为试验一得到的辐射防护材料Ⅱ和现有的纯聚乙烯进行热重分析对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅱ，虚线为纯聚乙烯。 

图4为试验一得到的辐射防护材料Ⅱ和现有的纯铝进行质子辐照防护对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅱ，虚线为纯铝。 

图5为试验一得到的辐射防护材料Ⅲ和现有的纯聚乙烯进行热重分析对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅲ，虚线为纯聚乙烯。 

图6为试验一得到的辐射防护材料Ⅲ和现有的纯铝进行质子辐照防护对比图。其中，实线为辐射防护材料Ⅲ，虚线为纯铝。 

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料，按重量份数是由1份~100份的聚乙烯树脂、1份~50份的碳纳米管和0.5份~20份的偶联剂制备而成。 

本实施方式的用于空间质子辐射防护的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料中加入了碳 纳米管，能够更好地防止聚乙烯裂解，提高该材料的防护质子效果。