[发明专利]一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料的制备方法

说明书

本明属于核辐射防护技术领域，公开一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料的制备方法，超声条件下羟基化处理辐射防护功能纳米结构，然后用硅烷偶联剂表面修饰，在辐射防护功能纳米结构表面引入官能团；其次，将修饰后的辐射防护功能纳米结构、聚硅氧烷、交联剂、催化剂等混合，经高速搅拌、压制和固化等步骤处理，获得柔性辐射防护纳米材料。本发明结合辐射防护功能纳米结构和硅橡胶的各自特点，并实现纳米复合材料的界面良好相容，使所制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料能具备优异辐射防护和良好的力学强度与韧性；本发明制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料在涉核操作、核应急及医疗卫生等领域具有较高的应用前景。

技术领域

本发明属于核辐射防护技术领域，涉及一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料的制备方法。

背景技术

柔性辐射防护材料因具备辐射防护同时能弯曲、伸缩等功能，已应用于国防军工、核能及医疗卫生等诸多领域中的可穿戴辐射防护制品。但由于应用需求、理论等方面的局限性使其研究进展缓慢。目前柔性辐射防护材料难以同时兼顾辐射防护和力学强度与韧性，导致辐射防护制品笨重、体积大等不足，穿戴舒适性低。随着核科学技术快速发展及应用，涉核活动更为频繁，可穿戴辐射防护制品市场需求更大；福岛核事故之后，人们对辐射防护制品性能有了更高的要求。因而，开发出轻量化柔性辐射防护材料是当前辐射防护领域的迫切要求。

制备柔性辐射防护材料通常是将辐射防护功能纳米结构填充至橡胶基体，进而加工成柔性防护服与手套。但是，辐射防护功能纳米结构通常难以与高分子基体良好相容，导致填充量达到一定程度后，材料的力学强度与韧性严重降低，影响柔性辐射防护材料的实际使用性能。

众所周知，硅橡胶具有优异的柔韧性但是辐射防护功能几乎没有；而辐射防护领域中，铅系、铋系等材料具有优异伽马射线防护，硼系材料能有效地防护热中子。尤其是纳米尺度的辐射防护功能纳米结构，相同质量的纳米粒子对射线具有更高的辐射防护效果，能促进辐射防护材料轻量化。如果能将两者较好地有机结合，能潜在地有效兼顾辐射防护性能与柔韧性。需要注意的是，在高分子复合体系中，辐射防护功能纳米结构填充比例决定辐射防护性能，而填料与硅橡胶基体之间的界面作用将决定材料的力学强度韧性。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术中，辐射防护功能填料密度普遍偏大，在与胶乳共混过程中易引起功能填料沉降，导致其在橡胶基体中分散不均，尤其是高填充体系；

(2)现有技术中，高填充橡胶/高密度填料复合材料的界面相容性通常不佳，难以兼顾材料的辐射防护和力学强度与韧性。

解决上述技术问题的难度和意义：

如何以大量化学键连接功能纳米结构和橡胶基体是现有技术的难点。

解决此技术难点意义在于能有效地增强高填充橡胶纳米复合材料中功能结构与橡胶基体之间的相互作用力，一方面可以避免因沉降引起的分散不均，另一方面能够改善纳米复合材料的界面相容性，兼顾其辐射防护和力学强度与韧性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现的，一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料的制备方法，包括：

步骤1，将所述辐射防护功能纳米结构分散到双氧水溶液中，加热，超声并搅拌，离心分离，真空干燥，获得表面羟基化辐射防护功能纳米结构；

步骤2，将表面羟基化辐射防护功能纳米结构分散到含有硅烷偶联剂的甲苯溶液中，加热，搅拌，离心分离，真空干燥，获得表面官能团修饰辐射防护功能纳米结构；

步骤3，将表面官能团修饰辐射防护功能纳米结构、聚硅氧烷、交联剂及催化剂混合，并高速搅拌；

步骤4，将步骤3所得的混合物压制成型，绝氧加热固化处理，即制得。