[发明专利]一种聚芳硫醚基辐射防护复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种具有良好伽马射线防护性能的聚芳硫醚/纳米金属氧化物复合材料及其制备方法。本发明提供一种聚芳硫醚基辐射防护复合材料，所述复合材料包括如下组分：聚芳硫醚类基体树脂、加工助剂、辐射防护功能填料和偶联剂，各组分的比例为：聚芳硫醚类基体树脂40～90重量份，加工助剂1～10重量份，辐射防护功能填料10～50重量份，偶联剂的用量为聚芳硫醚类树脂质量的0.5％～5％；其中，所述加工助剂为与基体树脂相同的低分子量聚芳硫醚类树脂。所得聚芳硫醚基辐射防护复合材料具有良好的可加工性、耐热性、机械性能和辐射防护性，并且其制备工艺简单，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种具有良好伽马射线防护性能的聚芳硫醚/纳米金属氧化物复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核科学的快速发展和核技术的大量应用，传统的电离辐射防护材料，如防核辐射混凝土和铅合金等材料，已经难以满足移动式核设施、核废料转贮容器、航天器等全新辐射防护的实际需求。

目前，众多以有机高分子为基体，并填充具有辐射防护功能微粉的聚合物基电离辐射防护材料，因具有密度小、易加工成型等优点，已逐渐成为一类不可或缺的辐射防护材料。然而，该类材料通常所用的聚合物基体如聚烯烃、环氧树脂和聚氨酯等难以同时力学性能、耐热性、耐腐蚀性和辐射稳定性的要求。另一方面，为了获得优异的辐射防护效果，复合材料中往往会填充大量具有辐射防护能力的粒子。这往往导致复合材料加工困难、力学性能较差。

发明内容

针对上述缺陷，本发明旨在提供一种同时具有良好加工性能和屏蔽性能的辐射防护复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种聚芳硫醚基辐射防护复合材料，所述复合材料包括如下组分：聚芳硫醚类基体树脂、加工助剂、辐射防护功能填料和偶联剂，各组分的比例为：聚芳硫醚类基体树脂40～90重量份，加工助剂1～10重量份，辐射防护功能填料10～50重量份，偶联剂的用量为聚芳硫醚类树脂质量的0.5％-5％(优选为2％)；其中，所述加工助剂为与基体树脂相同的低分子量聚芳硫醚类树脂。

进一步，所述低分子量聚芳硫醚类树脂的重均分子量范围15000g/mol～25000g/mol。

进一步，所述聚芳硫醚类基体树脂的重均分子量范围为40000g/mol～70000g/mol。

进一步，所述聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚(PPS)、聚芳硫醚砜(PASS)或聚芳硫醚酮(PASK)中的至少一种。

进一步，所述辐射防护功能填料为纳米稀土氧化物；更进一步，所述辐射防护功能填料为纳米氧化钆、纳米氧化铈、纳米氧化钐或纳米氧化镧中的至少一种。

进一步，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。

优选的，所述聚芳硫醚类基体树脂为聚苯硫醚，所述辐射防护功能填料为纳米氧化钆，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述聚芳硫醚基辐射防护复合材料的制备方法，将聚芳硫醚类基体树脂、加工助剂、辐射防护功能填料和偶联剂经混匀、挤出和注塑成型得聚芳硫醚基辐射防护复合材料。

优选的，所述聚芳硫醚基辐射防护复合材料的制备方法为：先将聚芳硫醚类基体树脂和辐射防护功能填料混匀得混合料，再向混合料中喷洒稀释了的偶联剂混匀得共混物料，最后将干燥后的共混物料与加工助剂经混匀、挤出和注塑成型得聚芳硫醚基辐射防护复合材料。

进一步，上述聚芳硫醚基辐射防护复合材料的制备方法包括以下步骤：