[发明专利]一种中子伽玛屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种中子伽玛屏蔽复合材料及其制备方法，属于核辐射屏蔽材料技术领域。该复合材料是由以下重量份配比的原料组合而成：环氧树脂90‑110份；室温固化剂10‑40份；纳米稀土氧化物10‑30份；偶联剂1‑5份。其中，稀土氧化物主为具有强中子吸收能力的氧化钆以及具有良好伽玛衰减能力的氧化钇、氧化镱、氧化钐、氧化铕等中任意一种或几种混合。本发明所提供复合材料兼具优异的中子和伽玛屏蔽性能、良好的力学性能、抗老化性能，且其制备方法简单。

技术领域

本发明属于核辐射屏蔽材料技术领域，涉及一种中子伽玛屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核技术利用的越来越广泛，以及人们对辐射安全要求越来越高，核辐射防护受到更加广泛的重视。特别是同时需要屏蔽中子和伽玛射线具有相当的难度，在某些特定应用场合不仅要考虑材料的屏蔽性能还需要考虑其强度、耐温、抗辐射、耐腐蚀等性能。

目前，国内外研发了各种各样的中子或伽玛蔽材料，而中子伽玛混合屏蔽的材料相对较少。中子伽玛混合屏蔽材料一般是在基材中填充中子吸收截面大及伽玛衰减能力强的材料。其中，基材主要为具有慢化中子能力且兼具一定强度、耐温、耐腐蚀能力的材料，如常用的聚乙烯、不锈钢、混凝土等；中子吸收截面大的材料主要为含硼或含钆化合物；伽玛衰减能力强的材料主要为高质子数材料，如常用的铅、钨、稀土材料等。目前研发的各类中子伽玛混合屏蔽材料存在些缺点，如聚乙烯基的屏蔽材料不耐温；不锈钢、混泥土基的屏蔽材料质量太重，不便于推广利用；还有些复合材料其制备工艺复杂，造价昂贵，又或是屏蔽效果不能兼顾中子和伽玛。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种中子伽玛屏蔽复合材料，本发明所要解决的技术问题是制得一种同时具有中子和伽玛辐射混合场的屏蔽材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种中子伽玛屏蔽复合材料，其特征在于，以富含氢的环氧树脂为基体材料，以被偶联剂处理后的纳米稀土氧化物作为中子吸收剂和伽玛减弱剂，通过室温固化剂将环氧树脂和纳米稀土氧化物交联固化制备得到所述中子伽玛屏蔽复合材料；所述环氧树脂的质量份数为90-110份，所述室温固化剂的质量份数为10-40份，所述纳米稀土氧化物的质量份数为10-30份，所述偶联剂的质量份数为1-5份。

进一步的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。

进一步的，所述室温固化剂为脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺中的一种或多种的混合物。

进一步的，所述偶联剂为有硅烷偶联剂。

使用偶联剂可以使填充的纳米氧化颗粒与环氧树脂结合更紧密，从而提高材料性能。

进一步的，所述纳米稀土氧化物的粒径小于100nm。

使用纳米级填充材料可使其在环氧树脂中分散更加均匀且结合紧密，从而制备出屏蔽效果更好、材料强度相对较高的复合材料。

进一步的，所述纳米稀土氧化物采用氧化钆作为中子吸收剂，采用氧化钇、氧化钐、氧化铕中一种或多种的混合物作为伽玛减弱剂。

进一步的，所述中子吸收剂与伽玛减弱剂的质量比为1:(5-10)。

进一步的，所述纳米稀土氧化物经由丙酮和偶联剂进行表面处理。

本发明的第二个目的是针对现有技术存在的问题，提出制备上述复合材料的方法。

一种中子伽玛屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、将纳米稀土氧化物加入到丙酮和有机硅偶联剂中，再将其置于超声分散器中超声分散得到稀土氧化物混合悬浊液，其中，超声温度控制在40-50℃之间，超声时间为20-40分钟；