[发明专利]邻苯二甲腈与苯并噁嗪和四氨基酞菁铅基抗辐射复合材料及制备方法

说明书

本发明提供的是一种邻苯二甲腈与苯并噁嗪和四氨基酞菁铅基抗辐射复合材料及其制备方法。是将邻苯二甲腈、苯并噁嗪和四氨基金属酞菁铅在70～120℃下进行熔融共混，混合均匀后置于提前预热的模具中，在100℃下进行真空脱泡，然后在160～350℃、6～20h下分段固化，得到邻苯二甲腈/苯并噁嗪/四氨基酞菁铅基复合材料，所述的邻苯二甲腈与苯并噁嗪的质量比为1:0.1～1，邻苯二甲腈和苯并噁嗪的共混物与四氨基金属酞菁铅的质量比为1:0.03～0.3。该复合材料具有优良的抗γ射线辐照性能，辐照前后聚合物的动态力学性能、热性能和结构未发生明显变化。该类材料能满足极端环境下对材料性能的要求，还可用于制造高性能结构材料、电子封装材料、耐高温胶黏剂、耐烧蚀材料等。

技术领域

本发明涉及的是一种抗高能射线辐照的辐射防护材料，本发明也涉及一种抗高能射线辐照的辐射防护材料的制备方法，具体地说是一种抗γ射线辐照的邻苯二甲腈/苯并噁嗪/四氨基酞菁铅基抗辐射复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，核电厂、航天飞行器、医院等环境中大量使用高分子材料和树脂基复合材料，这些高分子材料和复合材料在上述环境下很容易受到高能射线如γ和x等高能射线的辐射，辐射产生的自由基会使高分子材料反生交联和降解，导致高分子材料的力学性能、热性能等发生改变，缩短其使用寿命，尤其是外太空复杂的辐射环境会引起飞行器元器件失效乃至飞行器事故。虽然增加功能元素，如引入PbO、WO₃、BaSO₄、CeO₂、La₂O₃等无机功能粉体能提高材料的抗γ和x辐射性能(何建洪，孙勇，段永华，方东升.射线与中子辐射屏蔽材料的研究进展.材料导报，2011，25:347-351；张鹏程，李莉，徐立军.一种中子与γ射线防护乳胶复合材料.中国发明专利，201210307365.X，2012-08-27)，但也降低了复合材料的力学性能，且这些金属无机粉体的密度大，在基体树脂中的分散性较差，使用前需要对粉体进行表面改性，以提高其在基体树脂中的均匀分布。而高分子材料在持续射线辐照下，其力学性能、热稳定性会发生很大变化，耐久性下降。如聚烯烃类防辐射材料在紫外或电磁波作用下易老化，耐久性差；环氧树脂耐疲劳性和耐湿热性差，射线辐照后的力学性能下降极大；聚氨酯抗辐射性较好，但燃烧后产生氢氰酸等有害气体。因此，树脂基体本身的结构稳定性变得尤为重要。

邻苯二甲腈树脂是一种与聚酰亚胺相媲美的耐高温树脂，其聚合物的结构以异吲哚啉环、酞菁环和三嗪环为主，因而赋予其更好的结构稳定性、耐高温性、阻燃性以及烟雾和有毒气体少的特性，是目前唯一能够满足美国海军潜艇防火性能的有机聚合材料。但纯的邻苯二甲腈树脂自身很难发生交联反应，且其固化温度高，需外加含活泼氢的化合物才能引发树脂发生固化，如有机胺类、酚类、羧酸等化合物，这些小分子化合物的引入虽可引发邻苯二甲腈树脂进行交联，但在高的固化温度下(通常大于300℃)，会发生小分子的挥发，导致材料力学性能的下降。

苯并噁嗪树脂是由酚类、伯胺类化合物和甲醛反应而获得，该类单体无需外加催化剂，在加热下即可实现交联固化，且聚苯并噁嗪树脂具有一些独特的优点，如固化过程中体积变化很小；吸水率很低；固化过程中没有副产物产生；分子设计的灵活性较高。苯并噁嗪树脂固化开环后会产生大量的酚羟基，可以促进邻苯二甲腈树脂在低温下发生交联反应，从而降低邻苯二甲腈树脂的固化温度。但苯并噁嗪树脂本身的固化温度也很高，且固化产物的交联密度低，其热性能远低于邻苯二甲腈树脂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异的抗辐照性能、机械性能和热性能的邻苯二甲腈与苯并噁嗪和四氨基酞菁铅基抗辐射复合材料。本发明的目的还在于提供一种邻苯二甲腈与苯并噁嗪和四氨基酞菁铅基抗辐射复合材料的制备方法。