[发明专利]一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于核辐射防护技术领域，尤其涉及一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用。

背景技术

核能发电是目前核能和平利用的最主要的方式。核能在给人类带来巨大经济效益和社会效益的同时，也存在一定的辐射危害。核能应用领域的辐射照射来源于核能产生装置(如核电站)在运行过程中产生的各种放射性核素。核电安全的核心在于防止反应堆中的放射性裂变产物泄漏到周围的环境。核电站装置中需要进行辐射防护的场合主要分为两类：一是核反应堆的高能辐射防护，一般使用铅板或者铅与重质水泥的混合物浇筑成一定厚度的屏蔽层；二是第一跨结构中需要人为操作的大量的管线和设备的辐射防护。这时，传统的核辐射屏蔽材料就不适用了，其施工性能仅限于核反应堆的防护。

现有的管线、设备的防护方式主要为：将铅等重质金属与硅橡胶等材料复合得到具有一定柔韧性的材料，其应用方式为搭盖在管线、设备周围，或裁剪后直接包裹。现有的柔性屏蔽材料的缺点是：重质金属的中子屏蔽性能较弱，其与其他材料复合后，为达到一定屏蔽效果，需要较厚的厚度，导致在安装使用时会形成一定的空隙，不能完全包裹管线、设备；同时也使得操作维护不方便，还存在铅等重质金属二次污染问题。为满足形状复杂的核设备外围防护甚至辐射防护服对于核辐射防护柔性材料的需求，必须降低材料厚度，使之轻量化，高效化。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种稀土基柔性核辐射防护材料及其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种稀土基柔性核辐射防护材料，该核辐射防护材料为经偶联剂和消泡剂包覆处理后的中重稀土粉体，所述的中重稀土粉体的粒径小于10微米，其中，所述偶联剂占中重稀土粉体总质量的0.5-2.0％，所述消泡剂占重稀土粉体总质量的0.2-1.0％。

进一步地，所述的中重稀土粉体为稀土钐、铕、钆、铒或镝的氧化物或者它们的富集物中的一种或多种，粒径在200-400目，优选为氧化钐、氧化钆及其相应的氧化钐、氧化钆的富集物。

进一步地，所述的中重稀土粉体还可以包括草酸盐、碳酸盐或稀土配合物。

进一步地，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或硬脂酸，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(即KH-550)。

进一步地，所述的消泡剂为磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚氧乙烯氧丙烯甘油或甘油三羟基聚醚，优选为聚二甲基硅氧烷。

所述的稀土基柔性核辐射防护材料的制备方法，具体步骤为：取中重稀土粉体进行干燥，将干燥后的中重稀土粉体与偶联剂和消泡剂混合均匀，将偶联剂和消泡剂包覆在中重稀土粉体的表面，即得到表面处理后的稀土基柔性核辐射防护材料。

所述的核辐射防护材料与富氢化合物复合作为不同用途的稀土基柔性核辐射防护制品，其中，所述富氢化合物为硅橡胶、硅树脂、聚乙烯、环氧树脂、丙烯酸树脂的高分子聚合物或塑料母粒，所述富氢化合物与核辐射防护材料的质量比为100：10-80，制得的核辐射防护制品具有优异的柔韧性、防水性及抗老化性能。

所述的核辐射防护材料用于制作核辐射防护服原材料，具体步骤为：

(1)将核辐射防护材料与富氢化合物混合均匀，制得浆料；

(2)以涤纶布作为基布，涤纶布厚度为0.5-1.0mm，将裁剪好的基布铺展在厚度为1-5mm的模具下部；

(3)基布表面喷洒溶剂使表面润湿，将浆料挤在基布上，刮平，使浆料在基布上均匀涂布；

(4)在30-80℃下鼓风干燥1-4小时，干燥后即得核辐射防护服原材料。

所述的核辐射防护服原材料的表面涂布聚酯或环氧树脂作为保护层，制成核辐射防护缠绕带。

将所述核辐射防护材料与富氢化合物混合，经混炼、挤出、成型，制得具有防辐射的橡胶或塑料制品。

优选的，当以硅橡胶作为基体材料时，选用二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、腈硅橡胶、苯撑或苯醚撑硅橡胶，最优选为二甲基硅橡胶。当以塑料作为基体材料时，选用聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰亚胺、聚苯醚等热固性增强塑料，最优选为聚酰亚胺。