[发明专利]一种中子及伽马射线复合屏蔽材料及其制备方法

权利要求书

1.一种中子及伽马射线复合屏蔽材料，该复合屏蔽材料掺杂了两种经过表面修饰的功能粒子作为该复合屏蔽材料的中子吸收剂和伽马吸收剂，其特征在于，所述的复合屏蔽屏蔽材料的配方通式为：

aA+bB+cC+dD

通式中：

A表示高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的一种或多种；

B表示一种中子吸收剂或多种中子吸收剂，其例如选自碳化硼(B₄C)，氧化硼(B₂O₃)，硼酸(H₃BO₃)，单质硼(B)，金属镉(Cd)，金属铪(Hf)，稀土元素如钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、镝(Dy)和其氧化物；

C表示一种伽马吸收剂或多种伽马吸收剂，其例如选自铅(Pb)，氧化铅(PbO)，氧化钆(Gd₂O₃)，钨(W)，氧化钨(WO₃)，铋(Bi)，氧化铋(Bi₂O₃)，铁(Fe)，氧化铁(Fe₂O₃)；

D表示硅烷偶联剂的一种或多种，其例如选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，甲基乙烯基二氯硅烷，甲基乙烯基二甲氧基硅烷。

a、b、c、d分别表示A、B、C、D的质量分数；其范围为：30％≤a≤100％，0％≤b≤50％，0％≤c≤50％，0％≤d≤5％，并且b+c0。

2.根据权利要求1所述的中子及伽马射线复合屏蔽材料，其特征在于，所述材料应用于环境温度低于100℃的高性能中子屏蔽以及对承重载荷有限制的中子及伽马射线混合场的屏蔽。

3.一种如权利要求1所述的中子及伽马射线复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将改性的B或未改性的B、改性的C或未改性的C、和A三种粉末进行混合；混料完毕后将混合粉末置于模具中并加入脱模剂或脱模纸，进行热压；热压工序为在0-5Mpa，120℃-180℃条件下预压5分钟至20分钟，待温度稳定至120-180℃后加压至30-100Mpa，恒压20-180分钟，然后将温度升至180℃-300℃，加压至40-100Mpa，恒压20-180分钟，随后冷却去模，得到复合屏蔽材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将改性的B在混合前研磨5分钟至半小时。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将改性的C在混合前研磨5分钟至半小时。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的混合为球磨混合。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改性的B通过如下制备：

(1)按照权利要求1所述的配方，称取B和D组份；

(2)将称取好质量的B溶解于体积比为1:5至1:20范围内的水-乙醇混合溶液，超声分散或者搅拌至5分钟至1小时，形成悬浊液；

(3)在步骤(2)中超声分散好的悬浊液里滴入称取好的D，随后通过滴加醋酸或草酸溶液将悬浊液中的PH值调节至3-5，完成后在60-120℃条件下对悬浊液进行恒温搅拌操作，加热时间为5-10小时；

(4)上述过程完毕后通过对悬浊液离心来分离废液和沉淀物，在沉淀物中加入乙醇溶液进行醇洗，随后取出醇洗后的沉淀物加入超纯水进行水洗；

优选地，在沉淀物中加入乙醇溶液，搅拌至均一后继续离心重复多次，直至上液透明；随后取出醇洗后的沉淀物，加入超纯水，搅拌均一后继续离心重复多次，直至上液澄清；

(5)将洗净的沉淀物进行真空干燥，干燥温度设定至60-120℃，干燥时间设定为6-12小时；或者将洗净的沉淀物进行真空冷冻干燥，干燥时间设定为12-36小时，制得改性的B。