[发明专利]一种超低氢防中子辐射材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防中子辐射领域，具体涉及一种超低氢中子辐射材料及其制备方法。

背景技术

人类对于核能的利用和开发越来成熟，核科学技术在工业、农业、国防、航天、医学和探测检测等领域的应用日益广泛，给人类带来巨大的裨益，也带动了各领域在前沿科学的发展。然而，各种核辐射如X射线、γ射线特别是高LET中子辐射对职业人员、公众和环境生物的有害影响引起国际防护领域的极大关注。中子是原子核的组成部分，与质子大小类似，与γ射线一样不带电。因此，中子与原子核或电子之间没有静电作用；当中子与物质相互作用时，主要是和原子核内的核力相互作用，与外层的电子不会发生作用，核所占据的体积是非常小的，所以中子对物质具有极强的穿透力，对人体产生的危险比同剂量的射线更为严重。

研究表明，对于中子屏蔽，水、石蜡、木材和聚乙烯、聚丙烯等富氢材料多能较好的慢化中子，但是这些材料不能够吸收中子。对人体产生巨大危害的其实是中子辐射，人体受中子辐射后，肠胃和雄性腺会严重损伤、诱导肿瘤的生物效应高、并易导致早期死亡，同时受损伤的机体易感染且程度重。而且富氢材料对中子的慢化后绝大部分情况下会产生二次射线，带来二次污染。对于一些特殊的领域，对中子防辐射材料是不允许有氢元素的存在或需要严格控制氢元素的含量。

目前首选的不含氢元素的防中子辐射材料是碳化硼、石墨、硼砂、钨粉和铅粉等，虽然人们都期望将材料中的氢元素降低，但目前现有技术最大的困难在于：按照传统的配方和工艺，在提高了低氢元素的防中子辐射材料的添加量之后，材料的机械性能等会受到较大的影响，无法应用到实际的生产使用中，所以即便目前人们都希望增加防中子辐射材料的添加量，但依然无法克服上述问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种超低氢防中子辐射材料，极大的增加了材料中无氢防中子吸收剂的含量，能够很好的起到防中子辐射的作用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种超低氢防中子辐射材料，包括如下重量百分比的原料：

低粘度PA3.2%-48.8%

无氢防中子吸收剂50%-90%

抗氧剂0.1%-0.4%

铜盐0.1%-0.4%

硅烷偶联剂1%-6%，

上述原料的总和为100%；

其中，所述无氢防中子吸收剂为碳化硼、石墨、硼砂、钨粉和铅粉中至少一种。上述物质的添加都会增强防中子辐射效果，但现有技术中，其添加量越大，材料的机械性能越差。

为了克服这个问题，本发明选择低粘度PA（尼龙）为基材，低粘度PA基材上含有酰胺极性基团，能够很好的与无氢防中子吸收剂结合，极大的增加本发明超低氢防中子辐射材料中无氢防中子吸收剂的添加量，并且使制得的超低氢防中子辐射材料具有很强的机械强度。

常规选用SEBS，PP，PE等材料作为基材加入高含量的无氢防中子吸收剂，添加的无氢防中子吸收剂根本无法被基材的树脂侵润，基材和无氢防中子吸收剂无法结合，制得的材料机械强度很低，容易破碎，使用价值较低。

而低粘度PA因为粘度低、分子量低、酰胺基团的比例高，与无氢防中子吸收剂可以更牢固的结合，并且因为低粘度PA的粘度低，无氢防中子吸收剂也能更好的在基材中均匀分散。

本发明再通过硅烷偶联剂的配伍添加使低粘度PA与无氢防中子吸收剂更好的结合，硅烷偶联剂在两者直接起到桥梁的作用，使制得的超低氢防中子辐射材料的机械强度更强。

本发明超低氢防中子辐射材料中极大的增加了无氢防中子吸收剂的添加量，最高可达到90%的添加量，其防中子辐射的效果大大增强，对人体起到良好的保护。

本发明超低氢防中子辐射材料中减少了其他含氢物质的加入，具有很好的防中子辐射功能，同时避免了富氢材料对中子的慢化后产生的二次射线带来的二次污染。

无氢防中子吸收剂中，碳化硼、石墨、硼砂、钨粉和铅粉是较好的无氢防中子吸收剂，另外石墨和硼砂成本较低，添加石墨和硼砂可以降低原料成本。

进一步的，所述超低氢防中子辐射材料中，可以优选采用以下几种组合方式：（1）总重量含量为50%-90%的碳化硼；（2）总重量含量为50%-90%的钨粉；（3）总重量含量为50%-90%的铅粉；（4）总含量为50%-90%的碳化硼、钨粉，其重量百分比为1:0-0.8；（5）总重量含量为50%-90%的碳化硼、石墨，其重量比为1:0-0.5；（6）总重量含量为50%-90%的碳化硼、钨粉，其重量比为1:0-3.5。