[发明专利]泡沫型低密度硅橡胶基柔性中子屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫型低密度硅橡胶基柔性中子屏蔽材料及其制备方法，以重量份计，其配方包括：苯基硅橡胶混炼胶100份、中子吸收剂35～155份、界面融合剂7.5～18份、密度调节剂100～200份。本发明采用硅橡胶为基体，分别加入一定量的中子吸收剂、界面融合剂和密度调节剂，经辐射交联、溶析成孔、冷冻干燥，即可获得一种具有综合性能优异的低密度柔性中子屏蔽材料；该材料不仅具有优异的中子屏蔽效果，同时具有轻质高韧及环境友好性，且可根据实际使用场景进行任意形态的裁制。

技术领域

本发明属于特种橡胶材料及其先进复合材料技术领域，具体涉及一种泡沫型低密度硅橡胶基柔性中子屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

柔性中子屏蔽材料由于具有优良中子屏蔽性能同时兼具有良好柔韧性，而特别适用于实际场景中形态复杂的核设施/设备部件外围防护，且便于裁剪成为适宜使用的各种形态。

近年来，柔性屏蔽材料已见报道(Chai H,Tang X B,Ni M X,Preparation andproperties of flexible flame-retardant neutron shielding material based onmethyl vinyl silicone rubber,Journal of Nuclear Materials,2015,464:210-215.宋宏涛,张行泉,高小铃.一种硅橡胶柔性中子屏蔽材料及其制备方法.CN 109825088 A,2019.)，但这些材料由于密度较高(均大于1.0g/cm³)，因此其柔性是比较有限的，同时对于便携使用也是不利的。如何提升材料单位质量的屏蔽效率，又兼具有良好的力学、热学性能，同时环境友好的柔性中子屏蔽材料，是当前本技术领域中急需研究解决的难点。因此，研究性能优异且制备低密度的新型柔性中子屏蔽材料具有十分积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种泡沫型低密度硅橡胶基柔性中子屏蔽材料及其制备方法，该方法以含苯基的硅橡胶为基体，将经处理后的硼化物等均匀分散其中，再经辐射交联、溶析成孔、冷冻干燥，即可获得一种具有综合性能优异的泡沫型低密度硅橡胶基柔性辐射屏蔽材料；该材料不仅具有优异的中子屏蔽效果，同时具有轻质高韧及环境友好性，且可根据实际使用场景进行任意形态的裁制。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种泡沫型低密度硅橡胶基柔性中子屏蔽材料，以重量份计，其配方包括：苯基硅橡胶混炼胶100份、中子吸收剂35～155份、界面融合剂7.5～18份、密度调节剂100～200份。

优选的是，所述苯基硅橡胶混炼胶为质量比为100:9～13的苯基硅橡胶与白炭黑的混合物，并在使用前充分捏合；所述苯基硅橡胶的苯基含量为4％～15％。

优选的是，所述中子吸收剂为硼单质和/或氮化硼，使用前先充分研磨，然后烘焙至干燥；氮化硼与硼单质的纯度均不低于99％。

优选的是，所述界面融合剂为质量比为3～9:2的羟基硅油与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物；界面融合剂使用前置于真空干燥箱内预处理；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中含有225ppm的氢醌单甲醚；羟基硅油为市售羟基硅油的任意一种；

优选的是，所述密度调节剂为尿素，使用前先将尿素在真空氛围下充分烘焙，之后破碎、研磨、筛分，取粒径不大于500μm的筛分物。

本发明还提供一种低密度柔性中子屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按重量份，取100份苯基含量4～15％的苯基硅橡胶置于双辊开炼机中，在温度40℃～70℃下，加入9～13份白炭黑，开炼捏合8～10min，得到苯基硅橡胶混炼胶，待用；

步骤二、取氮化硼和/或硼单质，研磨8～15分钟，然后置于80～110℃下烘焙2～6小时，作为中子吸收剂待用；