[发明专利]一种多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将预制体微粉、第一分散剂、第一结合剂与水混合，混合制得浆体Ⅰ；

步骤2，将陶瓷基体微粉、中子屏蔽微粉、第二分散剂与水混合，混合制得浆体Ⅱ；

步骤3，将模板物浸入浆体Ⅰ中，清除所述模板物大孔中的浆体I，干燥，升温，保温，得到预制体，再用浆体Ⅱ对所述预制体进行二次浸渍，浸渍后清除所述预制体大孔中的浆体II，干燥后烧结，冷却后得到多孔陶瓷基体；

步骤4，将中子慢化剂加热至其熔融温度，加入中子吸收剂，搅拌；再注入固化剂，继续搅拌，得到中子屏蔽混合填料；

步骤5，用表面处理剂处理步骤3制备的多孔陶瓷基体并将其放入模具中；再将步骤4制备的中子屏蔽混合填料注入所述模具，真空固化，脱模。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制体微米包括氧化铝微粉、氧化锆微粉、高岭土、锆英砂和粉煤灰中的至少一种，更优选地，所述预制体微粉包括氧化铝微粉和氧化锆微粉。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述氧化铝微粉与氧化锆微粉的重量比为氧化铝微粉:氧化锆微粉＝(60～80):(20～40)，优选为(65～75):(25～35)，例如75:25。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述预制体微粉、第一分散剂、第一结合剂与水的重量比为预制体微粉的重量:第一分散剂的重量:第一结合剂的重量:水的重量＝(80～120):(0.1～1):(0.1～0.5):(20～50)，优选为(90～110):(0.3～0.8):(0.2～0.4):(25～45)，例如，100:0.6:0.4:35。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基体微粉包括氧化铝、氢氧化铝和碳酸钙中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述中子屏蔽微粉为具有中子屏蔽作用的的中子吸收剂，优选氧化钆、硼酸铝和硼酸镁中的至少一种，例如氧化钆。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述陶瓷基体微粉、中子屏蔽微粉、第二分散剂与水的重量比为陶瓷基体微粉的重量:中子屏蔽微粉的重量:第二分散剂的重量:水的重量＝(70～110):(8～12):(0.1～0.8):(30～55)，优选为(80～100):(9～11):(0.3～0.7):(35～50)，例如，90:10:0.7:45。

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述中子慢化剂为聚乙烯或环氧树脂，优选为环氧树脂；

所述中子吸收剂包括碳化硼、氧化钆以及氮化硼中的至少一种，优选为碳化硼；

所述固化剂包括三乙醇胺、聚酰胺以及联苯胺中的至少一种，优选为三乙醇胺。

9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述表面处理剂包括硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570中的至少一种，优选为硅烷偶联剂KH560。

10.根据权利要求1至9任一项所述方法制备的多孔陶瓷互穿网络中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述中子屏蔽复合材料常温耐压强度为90～135MPa；体积密度为1.1～1.7g/cm³；导热系数为3.0～5.5W·m^-1·K^-1；热分解温度超过350℃；厚度为1cm的复合材料快中子屏蔽率超过35％，热中子屏蔽率超过99％。