[发明专利]环氧树脂组合物及制备方法、中子屏蔽材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及中子屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种环氧树脂组合物及其制备方法、和一种中子屏蔽材料的制备方法。

背景技术

随着核技术的发展应用，人类获取能源的方式变得越来越多样化，但是核电站在运行过程中产生的中、低放射性核废料(即乏燃料)的处理较为困难。一般在核电站周边会建有乏燃料处理场。在将乏燃料由核电站运往乏燃料处理场的过程中，需要特制的乏燃料运输容器，以屏蔽乏燃料产生的辐射。常用的乏燃料运输容器包括内壳和外壳，以及填充于内壳和外壳之间的中子屏蔽材料。现有的应用于乏燃料运输容器的中子屏蔽材料，具有耐热性能及抗老化性能差的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种环氧树脂组合物，旨在保证由该环氧树脂组合物制得的中子屏蔽材料的中子屏蔽性能，同时提高中子屏蔽材料的耐热性能及抗老化性能。

为实现上述目的，本发明提供的环氧树脂组合物，包含环氧树脂、固化剂、硼化合物和密度增加剂，所述环氧树脂含有加氢型环氧树脂和耐热型环氧树脂，所述耐热型环氧树脂为具有下述结构式的化合物中的至少一种：

结构式(2)中，n＝1～3；

结构式(3)中，n＝10～24；

结构式(4)中；n＝0～5。

优选地，所述加氢型环氧树脂为氢化双酚A型环氧树脂、氢化双酚F型环氧树脂、氢化酚醛环氧型树脂及氢化四官能团型环氧树脂中的至少一种。

优选地，所述固化剂包括酸酐固化剂和/或胺类固化剂，所述酸酐固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基内亚甲基四氢苯酐及氢化甲基纳迪克酸酐中的至少一种；所述胺类固化剂为芳香胺类、双脂环胺类及咪唑叔胺类中的至少一种。

优选地，所述环氧树脂组合物还包含阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝及含氮膨胀型阻燃剂中的至少一种。

优选地，各组分的含量如下：

所述加氢型环氧树脂的质量占所述环氧树脂的质量的10～40％，所述耐热型环氧树脂的质量占所述环氧树脂的质量的30～70％；

所述固化剂当量与所述环氧树脂的环氧当量比为0.85～1.1；

所述阻燃剂的质量与所述环氧树脂和所述固化剂总质量之比为0.7～1.5；

所述硼化合物的质量占所述环氧树脂组合物的质量的0.5～2％。

优选地，所述密度增加剂为锰、镍、铁、铜、铅、钨及其氧化物中的至少一种。

优选地，所述硼化合物为中位粒径为3～5μm的碳化硼粉末。

本发明还提供一种环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

混合加氢型环氧树脂、耐热型环氧树脂、硼化合物及密度增加剂，得到第一混合物；

在第一混合物中加入固化剂，得到所述环氧树脂组合物，其中，所述环氧树脂含有加氢型环氧树脂和耐热型环氧树脂，所述耐热型环氧树脂为至少一具有下述结构式的化合物：

结构式(2)中，n＝1～3；

结构式(3)中，n＝10～24；

结构式(4)中；n＝0～5。

优选地，混合阻燃剂、加氢型环氧树脂、耐热型环氧树脂、硼化合物及密度增加剂，得到第一混合物。

本发明还提供一种中子屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

提供所述的环氧树脂组合物；

对所述环氧树脂组合物进行真空浇注成型处理，制得该中子屏蔽材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明技术方案的环氧树脂组合物中包含加氢型环氧树脂，该加氢型环氧树脂用于提高环氧树脂组合物中氢元素的含量，以降低乏燃料所释放的中子的速度，增强该环氧树脂组合物的中子屏蔽性能；硼化合物用于提供具有较大热中子吸收截面的硼元素，对被氢元素慢化后的中子形成有效吸收；密度增加剂有效增加环氧树脂组合物的密度，提高其对中子被硼元素吸收过程中产生的γ射线的屏蔽能力，提高环氧树脂组合物的屏蔽性能。环氧树脂与固化剂发生反应，从而在不同环氧树脂分子之间形成交联结构，而耐热型环氧树脂中包含多个环氧基团，固化后交联密度更大，同时耐热型环氧树脂的主链具有刚性结构基团，有效提高环氧树脂组合物的耐热性能和抗老化性能。

具体实施方式