环氧树脂基中子屏蔽复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于屏蔽材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂基中子屏蔽复合材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着国防科研、放射医学和原子能工业的迅速发展，越来越多的领域已在渐渐采 用核能取代传统能源作为新的能源供给方式。核能在给人类带来诸多便利的同时，其在使 用过程中伴生的辐射伤害越来越引起人们的重视。比如，具有强穿透力的中子辐射，会对人 类生命安全、环境及仪器设备造成极大的威胁，因此，对这类辐射进行屏蔽是使核能更好为 人类服务的必要手段。
[0003] 现有技术中的屏蔽材料，基体材料主要为水泥和聚烯烃；起中子屏蔽作用的材料 主要有快中子慢化剂，如聚烯烃、石墨、石蜡等，热中子吸收剂，如含硼化合物和水等。其中， 水泥基的屏蔽材料多用于大型防护装置的辐射屏蔽，但是，这类材料对成型过程及施工条 件有很高要求，且材料的屏蔽性能与其它物理力学性能很难兼顾。聚乙烯基屏蔽材料的成 品多为较大规格的板材或制品，不能满足某些特殊应用场合对屏蔽材料的应用灵活性和施 工多样性的要求。此外，现有的屏蔽材料，在耐腐蚀、抗开裂及防霉变等性能方面，尚有待提 尚。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述技术问题，提供一种环氧树脂基中子屏蔽复合材料及其制备方 法。
[0005] 本发明的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，组成及重量份为：
【主权项】
1. 环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，组成及重量份为： 环氧树脂 15-50重量份； 固化剂 7-30重量份； 快中子慢化剂 5-40重量份； 热中子吸收剂 5-55重量份； 惰性稀释剂 0-10重量份； 活性稀释剂 0-10重量份； 促进剂 0-5重量份； 助剂 0.2-4.0重量份； 所述环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种，环 氧树脂的平均分子量为1000以下； 所述固化剂为改性脂肪族多元胺、改性脂环族多元胺、改性芳香族多元胺中的一种或 多种，胺值为200-350 ; 所述的惰性稀释剂为酮类化合物、酯类化合物、醇类化合物、芳香族化合物中的一种或 多种； 所述的活性稀释剂为含有烷基取代基团的缩水甘油醚、含有苯环取代基团的缩水甘油 醚中的一种或多种； 所述促进剂为苯酚类化合物、羧酸类化合物、叔胺类化合物中的一种或多种； 所述助剂为消泡剂、分散剂、偶联剂中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述缩水甘油 醚型环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂和/或双酚F二缩水甘油醚型环氧树脂。
3. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述固化剂为 改性聚酰胺预聚体、改性二乙烯三胺、改性三乙烯四胺、改性四乙烯五胺、改性多乙烯多胺、 改性异弗尔酮二胺、改性4, 4'-二氨基二环己基甲烷、改性环己胺、改性N-氨乙基哌嗪、改 性甲基环戊二胺、改性苯胺、改性间苯二胺、改性4, 4'-二胺基二苯基甲烷中的一种或多 种。
4. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述的快中子 慢化剂为聚乙烯、聚丙烯、石蜡、石墨中的一种或多种，快中子慢化剂的粒径为3-800 μπι。
5. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述热中子吸 收剂为硼粉、碳化硼、氧化硼、硼砂、铁粉、云母氧化铁中的一种或多种，热中子吸收剂的粒 径为 3-500 μ m。
6. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述惰性稀释 剂为丙酮、环己酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙醇、正丁醇、苯甲醇、二丙 酮醇、苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述的活性稀 释剂为甲酚缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、 甲基丙烯酸缩水甘油酯、二缩水甘油醚、聚乙醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苯 乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或多种。
8. 根据权利要求1所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述促进剂为 水杨酸、苯酚、双酚A、2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基膦中的一种或多种。
9. 权利要求1-8任何一项所述的环氧树脂基中子屏蔽复合材料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤一、按配比称取原料； 步骤二、将助剂加入环氧树脂中，混合均匀，得到第一混合物； 当原料中含有惰性稀释剂或/和活性稀释剂，将惰性稀释剂或/和活性稀释剂同助剂 一起加入环氧树脂中； 步骤三、将快中子慢化剂和热中子吸收剂混合均匀，得到混合粉料； 步骤四、当称取原料中不含有促进剂且固化剂为一种时，持续搅拌下，将混合粉料加入 到第一混合物中，混合均匀，再向第一混合物中加入固化剂，继续搅拌，至分散均匀，得到环 氧树脂基中子屏蔽复合材料； 当称取原料中不含有促进剂且固化剂为多种时，先将多种固化剂混合均匀，得到第二 混合物，然后在持续搅拌下，将混合粉料加入到第一混合物中，混合均匀，再向第一混合物 中加入第二混合物，继续搅拌，至分散均匀，得到环氧树脂基中子屏蔽复合材料； 当称取原料中含有促进剂时，先将促进剂与固化剂混合均匀，得到第二混合物，然后在 持续搅拌下，将混合粉料加入到第一混合物中，混合均匀，再向第一混合物中加入第二混合 物，继续搅拌，至分散均匀，得到环氧树脂基中子屏蔽复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种环氧树脂基中子屏蔽复合材料及其制备方法，属于屏蔽材料技术领域。解决了现有技术中屏蔽材料的屏蔽性能与其它物理力学性能难以兼顾、不能满足应用灵活性和施工多样性的要求，且制备工艺复杂的技术问题。该复合材料由15-50重量份的环氧树脂、7-30重量份的固化剂、5-40重量份的快中子慢化剂、5-55重量份的热中子吸收剂、0-10重量份的惰性稀释剂、0-10重量份的活性稀释剂、0-5重量份的促进剂和0.2-4.0重量份助剂组成。该复合材料具有优异的中子屏蔽性能，且材料低毒、无气味、制备工艺简单、施工方便，可广泛应用于严格要求防辐射的各个领域中。
【IPC分类】C08K3-38, C08L63-02, C08K3-30, C08L23-12, C08L91-06, C08L23-06, C08L63-00, G21F1-10, C08K3-00, C08K3-08, C08K3-24, C08K3-04, C08L63-04, C08K3-22
【公开号】CN104744894
【申请号】CN201510140220
【发明人】陈兆彬, 周金向, 杨小牛
【申请人】中国科学院长春应用化学研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日