[发明专利]一种中子屏蔽泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种中子屏蔽泡沫陶瓷及其制备方法，先将氧化锆微粉和氧化铝微粉、稀土元素氧化物、聚甲基丙烯酸铵、羧甲基纤维素钠、乙醇和水混匀，制得浆体Ⅰ；将氧化钆微粉、粘土、氧化铝微粉、聚羧酸盐、羧乙基纤维素钠、乙醇和水混匀，制得浆体Ⅱ；将聚氨酯海绵浸渍于浆体Ⅰ中，采用压缩空气喷吹或者离心甩浆，干燥，保温，得到泡沫陶瓷预制体；然后用浆体Ⅱ对泡沫陶瓷预制体进行真空浸渍，压缩空气喷吹或者离心甩浆，干燥；最后在一定条件下保温，即得中子屏蔽泡沫陶瓷。本发明制备的中子屏蔽泡沫陶瓷的体积密度小、强度高、优异的耐化学侵蚀性和中子屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及泡沫陶瓷技术领域，具体涉及一种中子屏蔽泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

进入二十一世纪后，随核工业技术的快速发展，中子及中子源技术被广泛的应用于能源、军工、医疗以及农业等行业中。在造福人们生活的同时，也带来极具破坏性的危害。中子由于具有很强的穿透性可通过电离和激发对人体产生危害。目前，主要的辐射屏蔽材料主要存在以下问题：质量和体积较大、机械强度不高以及抗酸碱侵蚀性差。因此，制备高性能的辐射防护材料已成为当今亟待解决的问题。

泡沫陶瓷由于具有以下特性：高气孔率、体积密度小、耐化学腐蚀优异、的机械强度和刚度高、较强的热震稳定性以及比表面积大等优点而被广泛的应用于制备高性能过滤器、燃烧器均质化介质、催化剂载体和隔热材料等。与此同时，采用二次涂覆工艺对泡沫陶瓷进行处理可有效的提升泡沫陶瓷的理化性能以及扩大其在工业和生活中的使用范围。

目前技术人员为制备高性能辐射屏蔽材料等问题进行了深入的研究和技术开发：

“中子屏蔽材料及制备工艺”（ZL201210156866）的专利技术，公开了一种以超高分子量聚乙烯，硼化合物，硬脂酸或硬脂酸盐，重金属材料、防霉剂、阻燃剂、偶联剂混炼搅拌均匀，通过加热至100~200℃，置于模具中，加压成型，加压冷却、脱模制备中子屏蔽材料。该方法在一定程度上减少了生产成本并提高了中子屏蔽效率。但其主要缺陷是：（1）机械性能不高；（2）无法再高温条件下使用；（3）抗侵蚀能力较弱；（4）体积密度较大。

“一种低密度中子屏蔽材料及其制备方法”（CN201710022555）的专利技术，公开了一种以聚合物溶液或乳液、含硼化合物及黏土经混合冷冻干燥制备低密度中子屏蔽材料。该方法在一定程度上缩减了生产工艺和成本，并且提高了生产效率。但其主要缺陷是：（1）高温稳定性较弱；（2）机械强度不高；（3）抗侵蚀能力弱。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种中子屏蔽泡沫陶瓷及其制备方法，用该方法制备的中子屏蔽泡沫陶瓷体积密度小、强度高、优异的抗侵蚀性和中子屏蔽性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种中子屏蔽泡沫陶瓷，制备步骤如下：

步骤一、将35~55份质量的氧化锆微粉和45~55份质量的氧化铝微粉，外加3~5份质量的稀土元素氧化物混合，得混合粉Ⅰ；再向混合粉Ⅰ中加入0.5~2.0份质量的聚甲基丙烯酸铵、0.2~1.6份质量的羧甲基纤维素钠、0.1~0.5份质量的乙醇和20~46份质量的水，机械球磨3~5h，制得浆体Ⅰ；

步骤二、将15~45份质量的氧化钆微粉、20~35份质量的粘土、20~32份质量的氧化铝微粉混合，得混合粉Ⅱ；再向混合粉Ⅱ中加入0.2~1.7份质量的聚羧酸盐、0.1~0.7份质量的羧乙基纤维素钠、0.1~0.7份质量的乙醇和25~52份质量的水，机械球磨1~3h，制得浆体Ⅱ；