[发明专利]一种耐辐射环氧树脂材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐辐射环氧树脂材料及其制备方法，耐辐射环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：环氧树脂混合物100份；具有式Ⅱ结构的聚醚胺环氧固化剂20～30份；环氧树脂混合物包括具有式Ⅰ结构的有机硅环氧基胶、双酚A型环氧树脂和4,5‑环氧己烷‑1,2‑二甲酸二缩水甘油酯。在上述含量的组分下得到的环氧树脂材料在辐照后，保持良好的机械性能；辐照后的材料经过抗冻融试验后性能下降不明显；可以室温固化。辐照剂量10⁶Gy后：15MPa，9m高度垂直跌落至混凝土地面不产生明显碎裂；冻‑融试验后，体积变化小于1％，无肉眼可见裂缝，抗压强度降低小于10％％；体积膨胀小于5％。

技术领域

本发明涉及环氧树脂技术领域，尤其涉及一种耐辐射环氧树脂材料及其制备方法。

背景技术

国内外放射性湿废物(废树脂、放射性盐块)处理和整备技术主要包括水泥固化、聚合物固化、热态超级压实、装聚合物HIC脱水、湿法氧化与高效固化、蒸汽重整等。水泥固化以硅酸盐水泥基材作为核废料的固化体材料，它通过机械固化、吸附固化和化学固化对核废料中核素离子起到固化作用的方法，已被很多国家广泛采用，并在德国、法国、美国、日本、印度等进行了大规模工程化应用。水泥固化具有工艺简单、设备和运行投资少、耗能低、操作安全等优点。但其存在两个重要缺点：放射性核素浸出率高，比沥青固化高2个量级，比玻璃固化高4～5个量级；固化后废物体积增大较多，这在处理厂地紧张、处理费用高的国家和地区是不可忽视的问题。对比这些放射性废物处理技术，聚合物固化技术处理放射性湿废物增容较少、技术比较成熟，在美国和法国核电厂均有工程应用，法国多年前就开始使用移动式的聚合物固化装置处理核电厂和军用设施产生的废树脂。在聚合物中，环氧树脂具有较好的耐辐照性能，因此可作为放射性废物固化的基体树脂来使用。

目前，通用环氧树脂处理放射性湿废物(废树脂、放射性盐块)时存在如下缺点：(1)室温固化环氧机械性能尤其是韧性不足，使得转运过程中容易破裂存在核废料泄露的危险；(2)材料收到辐照后的冻-融试验后材料性能下降明显难以达到GB14569.2-1993《低、中水平放射性废物固化体性能要求塑料固化体》标准中的相关要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐辐射环氧树脂材料及其制备方法，该环氧树脂材料辐照及辐照抗冻融后仍具有良好的机械性能。

本发明提供了一种耐辐射环氧树脂材料，由包括以下重量份组分的原料制得：

环氧树脂混合物100份；

聚醚胺环氧固化剂20～30份；

所述环氧树脂混合物包括具有式Ⅰ结构的有机硅环氧基胶、双酚A型环氧树脂和4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；

式Ⅰ结构的有机硅环氧基胶的分子量为800～3000g/mol；

所述聚醚胺环氧固化剂具有式Ⅱ结构：

式Ⅱ结构的聚醚胺环氧固化剂的分子量为500～2000g/mol。

优选地，所述具有式Ⅰ结构的有机硅环氧基胶由以下方法制得：

将硅氧烷单体、过渡金属催化剂和甲苯混合，升温，搅拌至粘度达到130mPas后停止升温，减压蒸馏，再加入双酚A型环氧树脂，反应，得到的反应产物后处理，得到具有式Ⅰ结构的有机硅环氧基胶。

优选地，聚醚胺环氧固化剂由以下方法制得：

将1,2-二氯乙烷、丙二醇、三氟化硼乙醚和环氧氯丙烷混合，反应，得到反应产物；

将所述反应产物和水混合，萃取得到的油层旋转蒸发，得到黄色粘稠产物；