[发明专利]一种应用于射线屏蔽的钨基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种应用于射线屏蔽的钨基复合材料及其制备方法，该钨基复合材料，包含以下重量份的组分：橡胶100重量份；钨粉200重量份‑2000重量份；钨纤维0.5重量份‑50重量份；重晶石粉0.5重量份‑150重量份和/或稀土氧化物粉0.5重量份‑250重量份；相容剂0.5重量份‑6重量份；活化剂3重量份‑9重量份；增塑剂0.5重量份‑50重量份；防老剂0.5重量份‑3重量份；防焦剂0.05重量份‑0.5重量份；硫化促进剂0.5重量份‑3重量份；硫化剂0.5重量份‑3重量份。制备方法包括(1)原料配料准备。(2)混合填料制备。(3)胶料混炼。(4)挤出压延。(5)硫化成形等步骤。该复合材料不含铅，具有良好的射线屏蔽性能、物理机械性能等。

技术领域

本发明涉及一种应用于射线屏蔽的钨基复合材料及其制备方法，属于先进功能性复合材料设计及制备领域。

背景技术

随着现代科学技术水平的提高，在核电能源、医疗检测、军事战争、航空航天、民生安保等领域围绕核能及射线应用而展开的各种基础研究和技术开发不断增加，由此射线防护显得愈加重要。例如在核电领域，核电厂的反应堆是一个巨大的放射源，核燃料裂变及核废料会产生大量的射线辐射。因此，必须对其设备及操作人员进行防辐射屏蔽，以避免各种可能事故的发生。又例如在核医疗领域，医疗场所的X射线检查设备、CT检查设备逐年增多，一次诊断过程中病人受到的局部照射剂量相当于天然辐射年当量剂量的数十倍，放疗的局部剂量更大，一个疗程的剂量相当于诊断的几千倍。因此，患者及频繁操放射医疗设备的医护人员必须进行有效的射线屏蔽，以减少意外辐射危害。

传统的核射线屏蔽材料主要为金属铅及其聚合物复合材料，其具有良好的能量吸收特性，对低能和高能X射线以及γ射线有较好的屏蔽效果，成本低且易于加工。然而，铅本身熔点低、有生物毒性，在较高温度时会形成铅蒸汽，含铅的废气、废水、废渣等污染大气、水源和农作物，严重危及人体健康。根据欧盟《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令(RoHS指令)》、《报废电子电气设备指令(WEEE指令)》以及《化学品的注册、评估、授权和限制(REACH法规)》，铅被列为限制使用及高度关注的有害物质之一。随着我国生态文明建设和环境治理措施不断加强，国家将陆续强制关闭没有铅后续处理能力的加工工厂，因此无铅的屏蔽材料将会出现较大的需求，研究以其它材料代替铅应用于射线屏蔽领域势在必行。

钨的原子序数为74，密度为19.35g/cm³，具有良好的射线屏蔽性能，且不产生二次电子辐射，是用来做核辐射屏蔽材料的理想之选。但值得注意的是，钨为高熔点难熔金属，烧结态韧塑性较差，成形加工困难且成本较高，难以制备形状较为复杂的应用零件，因此在应用时受到诸多限制。日本Tomita于2001年申请专利EP1338626，该专利以聚酰胺(PA6，PA66及PA12)为聚合物基体，以钨粉为屏蔽剂，采用注射成形制备的复合材料具有较好的射线屏蔽性能，但无法用于有弹性要求的场合，且只能制备小规格制品，其适用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的在于设计一种应用于射线屏蔽的钨基复合材料及其制备方法。该复合材料不含铅，具有良好的射线屏蔽性能、物理机械性能等，且环境友好，柔韧易加工，可应用于核工业、核医疗、精密仪器、电子机械、核废料及核危机污染物存储容器等的射线屏蔽领域。

本发明的具体技术方案如下：

一种应用于射线屏蔽的钨基复合材料，各组分及其重量百分比含量为：

橡胶100重量份；

钨粉200重量份-2000重量份；

钨纤维0.5重量份-50重量份；

重晶石粉0.5重量份-150重量份和/或稀土氧化物粉0.5重量份-250重量份；

相容剂0.5重量份-6重量份；

活化剂3重量份-9重量份；