[发明专利]一种隔热屏蔽气凝胶、隔热屏蔽材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种隔热屏蔽气凝胶、隔热屏蔽材料及其制备方法和应用，涉及屏蔽材料领域。本发明提供的隔热屏蔽气凝胶由正硅酸乙酯、碳化硼等功能性屏蔽粒子混合加工而成，其中正硅酸乙酯作为气凝胶的基体材料，碳化硼作为热中子吸收剂，将其与纤维预制件共同制备的隔热屏蔽材料具有优秀的隔热性能、高温稳定性，同时也兼具一定的防辐射性能，适用于高温环境下的中子屏蔽。

技术领域

本发明涉及屏蔽材料领域，具体涉及一种隔热屏蔽气凝胶、隔热屏蔽材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着核技术的发展应用，核能已广泛应用于核电、核动力船舶、无损检测、放射治疗等产业。核反应堆、加速器等放射源，在运行过程中会产生核辐射，尤其是中子辐射，其穿透力强，对人员及设备会造成巨大的威胁，由此带来的辐射安全与防护问题越来越重要。

聚合物基复合材料由于具有轻质、加工性能好、性能可调范围宽等特点，已被越来越多地应用于核辐射防护领域，如含氢量较高的石蜡、聚乙烯、聚丙烯等，与碳化硼、铅粉等功能性屏蔽填料制备的复合材料。

然而，核反应过程中不可避免地伴随着热量的释放，而热塑性聚烯烃树脂热变形温度及熔点低，高温易变形及熔融，无法在高温环境下使用。因此，开发具有一定隔热性能的新型屏蔽材料迫在眉睫。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中用于核辐射防护的聚合物基复合材料高温易变形及熔融，无法在高温环境下使用的缺陷，从而提供一种隔热屏蔽气凝胶、隔热屏蔽材料及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供一种隔热屏蔽气凝胶，按照摩尔份数计，其原料包括：正硅酸乙酯1～2份、碳化硼0.003～0.005份、乙醇15～17份、蒸馏水2～3份、盐酸0.0004～0.0005份和氨水0.001～0.003份。

进一步地，所述的隔热屏蔽气凝胶，按照摩尔份数计，其原料包括：正硅酸乙酯1份、碳化硼0.0037份、乙醇17份、蒸馏水3份、盐酸0.0005份和氨水0.001份。

进一步地，所述乙醇为无水乙醇，纯度95％；所述盐酸的浓度为0.1％；所述氨水的浓度为25％。

第二方面，本发明提供一种隔热屏蔽材料，包括所述的隔热屏蔽气凝胶以及纤维预制件。

进一步地，所述纤维预制件为玻璃纤维毡，优选的，所述玻璃纤维毡的厚度为10mm。

第三方面，本发明提供所述的隔热屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将正硅酸乙酯、乙醇和蒸馏水进行机械搅拌混合，搅拌过程中加入盐酸，充分混合后密封静置，形成SiO₂溶胶；

(2)在搅拌过程中向步骤(1)得到的SiO2溶胶中加入碳化硼和氨水，待即将凝胶时停止搅拌，得到B₄C/SiO₂溶胶；

(3)将纤维预制件添加到模具中，倒入步骤(2)得到的B₄C/SiO₂溶胶，保证纤维预制件被完全浸透，老化、干燥后得到隔热屏蔽材料。

进一步地，步骤(1)中，搅拌时间为2h，搅拌温度为30℃，静置时间7h。

进一步地，步骤(2)中，搅拌时间为2h，搅拌温度为30℃。

进一步地，步骤(3)中，老化温度为55℃，老化时间为2d。

第四方面，本发明提供所述的隔热屏蔽材料，或者所述的制备方法得到的隔热屏蔽材料在中子屏蔽中的应用。