[发明专利]纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，各种辐射技术被广泛的应用于许多领域，在对这些辐射技术使用的同时，人们你也越来越关心辐射的防护问题。在航天航空和核电站领域的辐射防护，不仅需要材料质轻、对中子、γ射线和其他带电粒子的综合屏蔽性能，而且对材料的物理性能也有很高的要求。复合屏蔽材料把两种或两种以上不同物质相互组合，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺点，在满足综合屏蔽性能的同时兼具良好的物理性能。

铅硼聚乙烯是目前应用最广泛的复合屏蔽材料，他对中子、γ射线均具有较好的屏蔽性能，它对γ射线的屏蔽率为20％～30％，但聚乙烯熔点较低仅为130℃，因而导致该复合材料的耐热性能很差，并且聚乙烯、碳化硼粉和铅粉只是简单的共混，不能充分发挥其性能，严重制约其应用。

发明内容

本发明为解决现有屏蔽γ射线的复合材料耐热性差的问题，而提供了纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料及其制备方法。

本发明的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料，其特征在于纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料按质量份数由89～98.99份的合成聚酰亚胺的原料，1～10份的纳米硼酸铅，0.01～1份的偶联剂制成，其中合成聚酰亚胺的原料为二酐和二胺，二酐与二胺的摩尔比为1∶1。

本发明的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按质量份数称取89～98.99份的合成聚酰亚胺的原料，1～10份的纳米硼酸铅，0.01～1份的偶联剂，其中合成聚酰亚胺的原料由摩尔比为1∶1的二酐和二胺组成，纳米硼酸铅的粒径为小于50nm；

二、按步骤一称取的纳米硼酸铅和偶联剂的总质量与无水乙醇的质量比为1∶(24～26)，将纳米硼酸铅和偶联剂加入到无水乙醇中，加热至沸腾进行冷凝回流反应，反应时间为1.5～2.5h，然后进行干燥；

三、按步骤一称取的二胺的质量与二甲基乙酰胺的质量比为(7～8)∶100，将步骤二后的产物和二胺加入到二甲基乙酰胺中，在超声频率为90～110Hz室温下搅拌至完全溶解，再加入步骤一称取的二酐，继续在超声频率为90～110Hz室温下搅拌1.5～2.5h，得到聚酰胺酸混合溶液；

四、将步骤三得到的聚酰胺酸混合溶液通过均膜机均匀的铺在玻璃上，然后放入电热鼓风烘箱中以升温速率为30～50℃/30min，由温度为80℃升温至温度为320℃，冷却后放入蒸馏水中浸泡脱膜，得到纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料。

本发明的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料的制备方法，先将纳米硼酸铅和偶联剂进行处理后，与二胺一起加入到溶剂二甲基乙酰胺中，当二胺完全溶解后再加入二酐，超声条件下进行反应，然后用均膜机涂覆在玻璃上，干燥后冷却至室温最后蒸馏水中脱模得到纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料，本发明的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料是一种有机-无机复合材料，兼具硼酸铅的γ射线屏蔽性能和热中子吸收性能，以及聚酰亚胺的耐辐射性能和耐热性能，其γ射线屏蔽率高达35％，温度高达580℃时仅分解了4％～5％，γ射线屏蔽率相比于现有γ射线屏蔽材料提高了5％左右，耐热性相比于铅硼聚乙烯提高了200％，且本发明的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料其拉伸强度为120～132MPa，断裂伸长率为12％～20％，综合性能优异，可应用于辐射防护领域。

附图说明

图1为实施例1的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料热重曲线图；

图2为实施例2的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料热重曲线图；

图3为实施例3的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料热重曲线图；

图4为实施例4的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料热重曲线图；

图5为实施例5的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料热重曲线图；

图6为实施例1的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料扫描电镜照片；

图7为实施例2的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料扫描电镜照片；

图8为实施例3的纳米硼酸铅/聚酰亚胺辐射防护复合材料扫描电镜照片。

具体实施方式

本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。