[发明专利]一种防核辐射稀土复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比含量的组分组成：无机材料20～80％，稀土化合物10～60％，高分子树脂5～50％，外加剂0.9～2.0％。与现有技术相比，本发明具有良好的力学性能、防水性能和施工性能，而且质轻、无毒、加工方便，并对伽马射线及中子射线具有良好的屏蔽效果。

技术领域

本发明属于核辐射防护技术领域，具体涉及一种核屏蔽稀土高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核技术相关产业的快速发展，高能辐射射线已广泛应用于工业、医疗、科研等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题也越来越重要。主要防护对象是X射线、γ射线和中子，尤其是γ射线和中子辐射，其穿透力强，防护不当则会对人员及设备带来巨大威胁。重元素或具有大吸收截面的元素可用以减速快中子并吸收次级γ射线；高含量的氢原子能阻滞中速中子，且不产生γ射线二次效应。所以，用于屏蔽γ射线和中子流的材料通常是含有重元素及大吸收截面的元素，如铅、钨、铁、钡等；以及含有足够数量的结晶水或氢元素如水、石蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等高聚物。

核辐射防护材料所用的屏蔽材料除了要求其有优良的防护性能以外，还要求材料在辐照条件下具有优越的稳定性及一定的力学性能。目前核反应堆、核实验室、核燃料工厂等场所使用的中子射线屏蔽多为含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、含铅重混凝土、硼化铝或碳化硼，其中使用最为广泛的是含铅重混凝土和含硼聚乙烯。这些材料多是由于硼含量高或氢元素含量高而具有优良的辐射屏蔽性能，但是硬度都比较大且柔韧性和反复折弯性不好，对不规则仪器或管道进行中子屏蔽时不能很好的贴覆该仪器和管道，并且占用空间较大。同时，Pb对能量高于88keV和13～40keV之间的射线有良好的吸收能力；但对能量介于40～88keV之间的射线却存在一个“Pb的弱吸收区”，对中子吸收屏蔽效果差而且有毒；硼热中子吸收性能递减。另外，这些屏蔽材料的制作过程也极为复杂。

中国专利CN102030938A公开了一种发泡中子吸收材料，将下述质量分数的混合物经发泡工艺制得发泡中子吸收材料：中子吸收剂10～60％和基体材料40～90％，所述中子吸收剂为碳化硼、铁氧体、稀土化合物、氢化锂、石蜡中一种或多种。所述基体材料为水泥或高分子聚合物或两者的混合。首先，经发泡工艺制得发泡中子吸收材料因内部结构含有大量的空穴，会影响材料的强度，不能有效阻滞快中子；其次、所选用的聚氨酯、甲基丙烯酸树脂等发泡材料本身耐老化性不强，尤其在防中子辐射性能方面，在材料的中子辐射屏蔽功能和结构一体化难以兼具。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种辐射屏蔽效果好、柔韧性好、抗拉强度高、质轻、无毒、且性能持久的新型防核辐射材料，适用于规则或者不规则设备的核辐射屏蔽而且能够用于制作防护衣的核辐射材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比含量的组分组成：

所述的无机材料选自高标号的P052.5硅酸盐水泥、200～400目的石英粉、重晶石粉、褐铁矿粉或碳化硼中的一种或几种。

所述的稀土元素化合物中的稀土元素选自镧、钆、钐、铕或镝的多种。

所述的稀土元素化合物选自稀土元素的氧化物、稀土元素的草酸盐、稀土元素的碳酸盐或稀土元素的配合物中的一种或多种。

所述的高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚酯。

所述的外加剂由硅烷偶联剂、硬脂酸和增塑剂按质量比为(1～5):(1～10):(1～10)组成。

所述的增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二异癸酯。

一种防核辐射稀土复合材料的制备方法，包括以下步骤：