[发明专利]一种梯度式柔性n-γ混合场辐射屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度式柔性n‑γ混合场辐射屏蔽材料及其制备方法，材料分为四层结构，第一层为含γ屏蔽功能填料的柔性高温硫化硅胶层，第二层、第三层和第四层为不同组分的中子屏蔽高弹性水性聚氨酯涂层，主要组成为水性聚氨酯乳液，γ屏蔽功能填料，中子吸收功能填料，氧化石墨烯，添加剂，异氰酸酯，醇醚类溶剂。制备方法主要分为硅胶基屏蔽层的制备，不同组分的高弹性水性聚氨酯涂料原料的混料、研磨、搅拌和过滤以及依次均匀喷涂在高温硫化橡胶表面，最终得到产品；本发明梯度式柔性n‑γ混合场辐射屏蔽材料具有柔性好，中子与γ射线综合屏蔽性能高，高弹性、层间结合力强和耐疲劳的优点，可以作为n‑γ混合场的辐射防护服材料。

技术领域：

本发明属于核辐射防护领域、核辐射屏蔽材料制备技术领域，尤其涉及一种梯度式柔性n-γ混合场辐射屏蔽材料及其制备方法。

背景技术：

随着核科学的发展，核技术也越来越广泛的应用于能源、医疗、探测、探伤、成像等领域。在核设施的制造、运行、检修与回收的过程中，需要利用屏蔽材料对工作人员与其他仪器设备进行辐射防护。其中对于工作人员以及复杂形状的设备的屏蔽材料对柔性提出了很高的要求。另外，许多辐射场存在不只一种辐射，由于许多中子源都同时放出伽马射线并且中子屏蔽的过程中也有二次光子产生。因此n-γ混合辐射场是一种常见的辐射场，因此屏蔽材料需要有同时屏蔽中子和光子的能力。目前的柔性屏蔽材料都采用屏蔽功能填料集中分布或均匀分布的结构(CN104910629A，CN201510344776.X)，研究表明。由于中子屏蔽过程中会不断放出γ射线，因此对于n-γ辐射混合场来说，中子屏蔽功能材料分布呈递增的趋势，γ屏蔽功能填料呈递减的趋势时，屏蔽效率更高，但是目前没有功能填料梯度分布的柔性辐射材料。此外，由于屏蔽功能填料的存在，导致屏蔽复合材料具有强度低，柔性差，层间强度低，易剥离的缺点。

发明内容：

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种梯度式柔性n-γ混合场辐射屏蔽材料及其制备方法，其具有屏蔽效率高，柔韧性好的优点，可用于中子辐射源或n-γ辐射源近距离操作人员的防护服制作，也可用于设备与管道的包覆屏蔽以及其他场合的屏蔽。

本发明采用如下技术方案：一种梯度式柔性n-γ混合场辐射屏蔽材料，包括γ屏蔽功能材料和中子屏蔽功能填料，所述γ屏蔽功能材料沿着远离源的方向呈递增分布，中子屏蔽功能填料沿着远离源的方向呈递减分布。

进一步，分为四层结构，第一层为含γ屏蔽功能填料的柔性高温硫化硅胶层，第二层、第三层和第四层为不同组分的中子屏蔽高弹性水性聚氨酯涂层，第一层为最里侧，第四层为最外侧，最里侧为受保护侧。

进一步，所述第二层材料按重量份计组成如下：水性聚氨酯乳液100份，γ屏蔽功能填料20-50份，中子吸收功能填料0～30份，氧化石墨烯0～0.5份，添加剂1～4份，异氰酸酯10～15份，醇醚类溶剂10～15份。

进一步，所述第三层材料按重量份计组成如下：水性聚氨酯乳液100份，γ屏蔽功能填料0～20份，中子吸收功能填料20～50份，氧化石墨烯0.05～0.5份，添加剂1～4份，异氰酸酯10～15份，醇醚类溶剂10～15份。

进一步，所述第四层材料按重量份计组成如下：水性聚氨酯乳液100份，中子屏蔽功能填料30～55份，氧化石墨烯0.05～0.5份，添加剂1～4份，异氰酸酯10～15份，醇醚类溶剂10～15份。

进一步，所述添加剂为流变剂、湿润分散剂、基材湿润剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂和流平剂的不同比例组合。

进一步，所述流变剂和防沉剂都为气相二氧化硅，流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷，消泡剂为改性硅油消泡剂，增稠剂为低分子聚乙烯蜡，湿润分散剂和基材湿润剂为硅醇类非离子表面活性剂。

进一步，所述水性聚氨酯乳液为丙烯酸改性聚氨酯乳液，所述氧化石墨烯包括单层氧化石墨烯或梯度氧化石墨烯或两种的混合。