[发明专利]有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料及制备

说明书

本发明涉及有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料及其制备方法，属于功能复合材料领域。本发明提供一种具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料，所述复合材料的结构式如下式所示，式I中，m1与m2的摩尔比为99～50：1～50；M为具有中子吸收、X射线屏蔽或伽玛射线吸收中至少一种功能的金属元素，n为金属元素的数量，n1；→表示：金属元素M与Ar₂中的活性基团以化学键连接。本发明所得具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料具有耐腐蚀、高温、核防护等多功能；具有吸收中子、γ射线、X射线等多种高能射线的能力。

技术领域

本发明涉及有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料及其制备方法，属于功能复合材料领域。

背景技术

特种工程塑料由于其优异的耐腐蚀、耐高温、刚性好、强度高、比重小等特性，可用其取代金属材料，通过各种共混填充增强、形成聚合物合金等改性手段改性后，形成的复合材料制成军事装备所需的结构部件，如:发动机散热器、车体门、电动泵等，跨海水陆两用坦克炮塔底座、耐腐蚀旋转齿轮、密封环、活塞环、密封垫片、电喷发动机转子叶轮等，可有效降低战车的重量，提高其机动性、可靠性、破损安全性以及乘坐舒适性；用PPS复合材料制成的自润滑轴承、滑动垫片等制品非常适合于武器及装甲战车在各种恶劣的自然条件下使用，提高装备的可靠性和战时出勤率。PPS目前已成为第一大特种工程塑料，全球生产能力已经超过7万吨/年。但是PPS的惰性限制了其进一步形成稳定高性能复合材料、没有充分发挥特种工程塑料分子本身可以赋予新功能的内在潜力，如在核防护和高能射线屏蔽领域的应用相对较少。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一类结构中带有活性反应侧基的线型聚芳硫醚，该线性聚芳硫醚可进一步与金属元素M反应、以化学键形式形成键合型活性侧基聚芳硫醚过渡金属功能复合材料，所得复合材料具有多种高能射线吸收与屏蔽性能。

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具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料，所述复合材料的结构式如式I所示：

式I中，m1与m2的摩尔比为99～50：1～50；M为具有中子吸收、X射线屏蔽或伽玛射线吸收中至少一种功能的金属元素，n为金属元素的数量，n1；→表示：金属元素M 与Ar₂中的活性基团以化学键连接；

其中，Ar₁选自：

Ar₂选自：

进一步，所述金属元素M为钽(Ta)、钨(W)、铋(Bi)、镧(La)、锶(Sr)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Bd)、钆(Ga)、镱(Yb)、钇(Y)、铕(Eu)、钍(Th)、铽(Tb)、铥(Tm)、钬(Ho)、镥 (Lu)、铒(Er)、铜(Cu)或银(Ag)中的至少一种。

进一步，具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料中金属的质量分数为 5％～80％。

更进一步，具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料中金属的质量分数为 5％～10％时，所述具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料可以作为柔性薄膜材料；具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料中金属的质量分数为10％～80％时，所述具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料可以作为板材结构件。

进一步，所述具有核辐射防护功能的键合型聚芳硫醚金属复合材料的重均分子量为 15000～100000，熔融指数为10～1000/10min。