[发明专利]一种表面改性的碳化硼的制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种表面改性的碳化硼的制备方法与应用，涉及辐射防护技术领域。本发明的技术方案为将碳化硼与高分子聚合单体按照质量比为10000‑100：1的比例机械搅拌混合，混合后装袋封装，进行辐照反应，得到表面改性的碳化硼，辐照剂量为5kGy‑100kGy。本发明提供的表面改性的碳化硼的制备方法不需要使用任何溶剂，也不需要酸处理，简单易行，易于推广，应用面更广泛。

技术领域

本发明涉及辐射防护技术领域，尤其涉及一种表面改性的碳化硼的制备方法与应用。

背景技术

而中子防护材料最常用的中子吸收剂为碳化硼，其具有耐高温，稳定性好，含硼量高的特点，被广泛用于中子防护材料中。其中含硼聚乙烯等大量商业产品都采用碳化硼作为中子吸收剂的添加剂。但是碳化硼作为无机颗粒，而常用的基材为有机的高分子材料，二者的相容性通常较差，这会影响到材料的均匀性，进而影响到材料的中子屏蔽能力。此外，更小粒径的碳化硼更有利于其分散，但是由于尺寸降低的同时，增加了其比表面积，容易团聚而造成材料的掺杂不均匀性，同样也会影响屏蔽性能。这使得碳化硼材料相对更加稳定，改性也相对更为困难。因此，对碳化硼进行表面改性，是提高其分散能力的重要手段。

目前利用偶联剂改性是碳化硼改性的主要方法之一，其中硅烷偶联剂是碳化硼改性的主要偶联剂，其原理是利用碳化硼表面的羟基与水解后的硅醇发生化学反应，从而实现材料的表面修饰。修饰过程中需要配置酸溶液进行水解，并需要进行加温改性，同时还会用到醇水溶液，整个过程较为复杂。而且改性后的碳化硼对于含苯聚合物的相容性并没有较大的提高，应用受到一定的限制。

另外，专利CN202010772840.5利用酸溶液进行超声处理后，再加入表面改性剂后，40℃-60℃反应，相比于传统的技术，提高碳化硼的改性效果，并降低成本。但是酸溶液的使用，依然是不可避免的。这对环境和能耗都会产生一定的负担。

偶联剂改性的方法通常需要酸溶液，而且需要加热进行反应，然后样品需要洗涤出来，整个过程较为繁琐，对环境和能耗会产生一定不利影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种表面改性的碳化硼的制备方法与应用。本发明通过将碳化硼与高分子聚合单体按照质量比为10000-100：1 的比例机械搅拌混合，混合后装袋封装，进行辐照反应，得到表面改性的碳化硼，辐照剂量为5kGy-100kGy。该制备方法简单方便，易于推广，应用面更广泛。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一个目的在于提供一种表面改性的碳化硼的制备方法，包括以下步骤：

将碳化硼与高分子聚合单体混合，进行辐照反应，得到所述表面改性的碳化硼。

在本发明的一个实施例中，所述碳化硼为纳米级和/或微米级。

在本发明的一个实施例中，所述碳化硼的形态选自球形、片状、棒状和纤维状中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述碳化硼的颗粒大小为100nm-500μm。

在本发明的一个实施例中，所述高分子聚合单体选自苯乙烯、丙烯酸甲酯和丁烯酸甲酯中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述碳化硼与高分子聚合单体的质量比为 10000-100:1。

在本发明的一个实施例中，所述混合的时间为5min-30min。

在本发明的一个实施例中，所述辐照的辐照源选自钴-60源和/或电子束加速器。

在本发明的一个实施例中，所述辐照的剂量为5kGy-100kGy。

本发明的第二个目的在于提供所述的制备方法制备得到的表面改性的碳化硼。