[发明专利]硼酸酯透明材料和制备方法及其制作的中子辐射防护镜片

说明书

技术领域

本发明属于一种中子辐射防护材料，特别涉及一种中子辐射防护透明材料。 

背景技术

随着核辐射应用越来越广泛，对中子辐射防护镜片的屏蔽性能、材料品质要求逐渐提高，不仅要求具有优良的中子屏蔽性能，而且也要求品质优良、稳定。目前中子辐射防护镜片材料多是甲基丙烯酸甲酯与含硼有机酯化合物合成而得，这类透明材料由于硼酸酯的易水解使其在使用过程中随时间的延长其透明度逐渐下降而影响使用，同时存在强度低、成型难等问题。CN92113357公开了一种中子辐射屏蔽透明材料及其制造方法，该材料的硼酸酯分子具有环状结构，分子内硼与羰基氧原子所供电子对构成分子内配位键的活性硼酸酯为均聚/共聚单体制成，具有优良辐射屏蔽性能和较好的水解稳定性。但是，由于硼酸酯的亲水性高，导致硼与羰基氧原子内配位硼酸酯的水解稳定性依然不能令人满意，在使用过程中镜片不断模糊，同时硼酸酯的加入导致透明树脂材料与模具材料的粘结极强，不易脱模，且透明树脂材料的强度无法满足使用要求。 

发明内容

本发明的目的是：研制一种透明度高、稳定性强、中子辐射屏蔽性能优良的中子辐射防护透明材料，该材料能用作中子辐射防护镜片。 

本发明的技术方案是：一种硼酸脂透明材料，其特征是结构式为： 

该硼酸脂透明材料的制备方法，操作步骤是： 

a.在反应釜中，将乙二酸胺和硼-10酸按摩尔比2∶3混合并加热到85℃～95℃，搅拌 反应30min； 

b.反应完成后减压蒸馏除去生成的水和乙二酸胺，所得产物为本发明所述硼酸脂透明材料。 

用该种硼酸脂透明材料制作的中子辐射防护镜片，其特征是由上镜片、下镜片、硼酸脂透明材料组成，所述上镜片与所述下镜片采用超声波焊接形成镜片盒；所述硼酸酯透明材料通过真空灌注到镜片盒中并采用紫外光固化胶封口。 

进一步的技术方案，所述上镜片与所述下镜片制作材料为聚碳酸酯或尼龙材料。 

所述上镜片与所述下镜片的厚度为0.8mm～1.2mm，所述的镜片盒厚度为3mm～4mm。 

本发明合成的硼酸酯具有O-B内配位和N-B外配位，引入富电子的亲核基团与B原子形成配位键，占据空的SP2轨道，极大降低了硼酸酯的亲水性。采用向上、下镜片形成的镜片盒中灌注硼酸酯透明辐射防护材料的方法制成的中子辐射防护镜片，上、下镜片阻隔硼酸酯与空气中水蒸汽接触，从而保证了透明度的稳定性；同时使用含氢量高的镜片材料起到慢化中子的作用，透明硼酸酯起到吸收中子的作用，两者组合提高了镜片对中能中子的屏蔽性能。 

附图说明

图1中子辐射防护镜片结构示意图； 

图2中子辐射防护镜片示意图； 

图3为该种硼酸脂透明材料制作的中子辐射防护镜片与普通硼酸酯制作的镜片的比较。 

具体实施方式

实施例1：一种硼酸脂透明材料，其结构式为： 

实施例2：实施例1所述硼酸脂透明材料的制备方法为： 

a.在反应釜中，将乙二酸胺和硼-10酸按摩尔比2∶3混合并加热到85℃～95℃，搅 拌反应30min； 

b.反应完成后减压蒸馏除去生成的水和乙二酸胺，所得产物为实施例1所述的硼酸脂透明材料。 

实施例3：如图1、图2，一种中子辐射防护镜片，其特征是由上镜片1、下镜片2、如实施例1所述的硼酸酯透明材料3组成，所述上镜片1与所述下镜片2采用超声波焊接形成镜片盒；所述硼酸酯透明材料3通过真空灌注到镜片盒中并采用紫外光固化胶封口。 

实施例4：如图1、图2，根据实施例3所述的中子辐射防护镜片，其特征是：所述上镜片1、所述下镜片2的制作材料为聚碳酸酯或尼龙材料。所述上镜片1、所述下镜片2采用含氢量高的材料起到慢化中子的作用，所述透明硼酸酯起到吸收中子的作用，通过组合效应提高了镜片对中能中子的屏蔽性能。 

实施例5：如图1、图2，根据实施例4所述的中子辐射防护镜片，其特征是：所述上镜片1与所述下镜片2的厚度为0.8mm，所述的镜片盒厚度(即硼酸酯透明材料灌注层厚度)为3mm。测试该镜片材料的热中子屏蔽率≥90％，对114kev中子的屏蔽率≥15％，透光率≥90％。