[发明专利]基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法

权利要求书

1.基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对中子屏蔽体几何结构设计；

步骤2、制备表面聚丙烯修饰的功能粉末；

步骤3、将表面聚丙烯修饰的功能粉末与热塑性动态硫化橡胶按质量比1：0.1～1熔融共混、压制成型，将防护样片根据屏蔽体几何结构设计进行排列组合，得到柔性金属氢化物基中子复合屏蔽体。

2.根据权利要求1所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，步骤1具体过程为：根据中子能量范围，设计不同的中子防护层；具体为：

对于热、超热中子的能量范围为0.025eV～10eV，包括三种防护结构，分别为：

1)由碳化硼或氧化钆与热塑性动态硫化橡胶组成吸收层，厚度为2-10mm；

2)由热塑性动态硫化橡胶组成慢化层，厚度为2-10mm，再由碳化硼或氧化钆与热塑性动态硫化橡胶组成吸收层，厚度为2mm；

3)由金属氢化物与热塑性动态硫化橡胶组成慢化层或吸收层，厚度为2-10mm，再由碳化硼或氧化钆与热塑性动态硫化橡胶组成吸收层，厚度为2mm；

对于慢中子的能量范围为10eV～1keV，防护层包括中子慢化层和中子吸收层，厚度为10-30mm，由金属氢化物与热塑性动态硫化橡胶组成中子慢化层或吸收层；再由碳化硼或氧化钆与热塑性动态硫化橡胶组成吸收层，厚度为4mm；

对于快中子的能量范围为1keV～1MeV，由铅或钨或铋与热塑性动态硫化橡胶组成快中子散射层，厚度为10-30mm，由金属氢化物与热塑性动态硫化橡胶组成中子慢化层或吸收层，厚度为40-60mm，再由碳化硼或氧化钆与热塑性动态硫化橡胶组成吸收层，厚度为4mm。

3.根据权利要求1所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，步骤2具体过程为：

步骤2.1、根据屏蔽中子能量范围，选择功能粉末，将功能粉末表面接枝羟基，得到表面羟基化的功能粉末；

步骤2.2、通过3-氨丙基三乙氧基硅烷对表面羟基化的功能粉末进行表面氨基化，得到表面氨基化的功能粉末；

步骤2.3、将表面氨基化的功能粉末与聚丙烯枝接马来酸酐反应制备表面聚丙烯修饰的功能粉末。

4.根据权利要求1所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，所述功能粉末为氢化钛、氢化锆、氢化铪、氢化钇、氢化钒、钨、铅、铋、碳化硼、氧化钆中的一种。

5.根据权利要求4所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，步骤2.1具体过程为：

将功能粉末在圆底烧瓶中于30％H₂O₂溶液中超声处理约30min；

将超声处理的混合物在100℃下回流持续搅拌4h，再用去离子水反复洗涤后过滤收集功能粉末；

在50-60℃的烘箱中干燥获得表面羟基化的功能粉末。

6.根据权利要求4所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，步骤2.2具体过程为：

将质量份数为1～5份表面羟基化的功能粉末添加至100～500份无水乙醇中，机械搅拌配合超声分散10-15min；

添加1-5份3-氨丙基三乙氧基硅烷，在40～50℃温度下机械搅拌1～2h，之后过滤收集粉末a，并用无水乙醇洗涤3～5次；

将粉末a在恒温烘箱中于40℃～50℃条件干燥12～24h，获得表面氨基化的功能粉末。

7.根据权利要求4所述基于金属氢化物的柔性中子复合屏蔽体制备方法，其特征在于，步骤2.3具体过程为：

将质量份数为1～5份的聚丙烯枝接马来酸酐溶解于200～1000份甲苯中，机械搅拌20-30min，待溶解后，加入1～5份表面氨基化的功能粉末，机械搅拌配合超声分散20-30min，得到混合物；

将混合物回流，并在110～120℃下电磁搅拌3-5h，之后过滤收集粉末b，并用甲苯洗涤3～5次；

将粉末b在恒温烘箱中于40℃～50℃条件干燥12～24h，获得表面聚丙烯修饰的功能粉末。