專利名稱：一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合屏蔽材料及其制備方法，特別涉及用于同位素中子源、核設(shè)施中子輻射的復(fù)合屏蔽材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，同位素中子源和核設(shè)備產(chǎn)生的輻射中，特別要重視的屏蔽問(wèn)題是穿透力大的γ射線和中子輻射，產(chǎn)生中子輻射的同位素源或者核設(shè)施一般都伴隨產(chǎn)生γ輻射，為了減少人體所受到的照射，在屏蔽中子輻射的同時(shí)也應(yīng)該屏蔽γ射線的照射。對(duì)中子輻射屏蔽能力好的材料是含氫量大的物質(zhì)，而硼是吸收熱中子的好材料，傳統(tǒng)方法是用石蠟滲透硼化合物屏蔽中子輻射，石蠟有容易加工、價(jià)格便宜、含氫量大等優(yōu)點(diǎn)；但因?yàn)樗娜埸c(diǎn)低，容易軟化變形，熔化后再降至室溫就會(huì)收縮產(chǎn)生間隙；它可以加入硼化合物，但難以混合均勻。
而對(duì)γ輻射屏蔽較好的材料應(yīng)該說(shuō)是鉛、鐵以及其他重金屬。其中由于鉛非常軟，不能用它本身作結(jié)構(gòu)體，又容易被堿侵蝕，熔點(diǎn)低(327.4℃)，容易揮發(fā)，容易造成環(huán)境污染；而鐵等其他重金屬則屏蔽體重、體積大。
研制一種能夠根據(jù)中子和γ射線分布情況采用相應(yīng)密度的復(fù)合屏蔽材料，而且該復(fù)合屏蔽材料既具有良好的中子輻射屏蔽性能和γ輻射屏蔽性能，所制成的屏蔽體的重量還要輕。就成為本技術(shù)領(lǐng)域的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種重量輕、能夠根據(jù)中子和γ射線分布情況采用相應(yīng)密度而且具有良好的中子輻射屏蔽性能和γ輻射屏蔽性能的屏蔽復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供上述復(fù)合屏蔽材料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料包括下述配比成份45-70重量份的鉛；50-25重量份的聚乙烯；5重量份的碳化硼。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料的比重為4.8-7.5克/立方厘米。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛為鉛砂。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛砂的顆粒直徑為0.2mm-2mm。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括1重量份的水楊酸苯胺防霉劑。也可以是其它防霉劑。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括2重量份的阻燃劑。所述阻燃劑為氫氧化鋁、含磷化合物等普通用阻燃劑。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括2重量份的硅烷偶聯(lián)劑。也可以是其它偶聯(lián)劑。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述聚乙烯為高密度聚乙烯。
一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入45-70重量份的鉛、50-25重量份的聚乙烯、5重量份的碳化硼；第二步，混煉，攪拌均勻；第三步，模壓成型。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述第二步的混煉階段加熱至100-160℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀，再置入模具加壓成型。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛為鉛砂。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述第一步中還包括1重量份的水楊酸苯胺防霉劑。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述第一步中還包括2重量份的阻燃劑。所述阻燃劑為氫氧化鋁、含磷化合物。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述第一步中還包括2重量份的硅烷偶聯(lián)劑。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鉛砂的顆粒直徑為0.2mm-2mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有的鐵等金屬材料相比，本發(fā)明的屏蔽復(fù)合材料不僅重量輕，還能夠根據(jù)中子和γ射線分布情況采用相應(yīng)密度，而且具有良好的中子輻射屏蔽性能和γ輻射屏蔽性能。
特別是如果配料中鉛如果是鉛砂，所制備的屏蔽復(fù)合材料的比重可大于4.8克/立方厘米；而鉛粉制備的屏蔽復(fù)合材料的比重只能達(dá)到3.5克/立方厘米。這樣使得制備的屏蔽復(fù)合材料的用途大大提高。這是因?yàn)殂U粉顆粒的直徑在0.1mm以下，而鉛砂顆粒的直徑在0.2mm-2mm之間。
本發(fā)明的屏蔽復(fù)合材料的制備過(guò)程中，由于可以通過(guò)各成份的配比控制其比重，所以可以根據(jù)核設(shè)備以及同位素中子源的中子、γ射線分布情況，制備不同密度的復(fù)合屏蔽材料，能夠很好地屏蔽中子和γ射線。特別是如果采用的是鉛砂，在混煉步驟中采用加熱加擠出工藝，可以提高產(chǎn)品的均勻度。
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式
對(duì)比例鑄鋼鑄鋼的長(zhǎng)、寬、厚與本發(fā)明的復(fù)合屏蔽材料的長(zhǎng)、寬、厚完全相同。本對(duì)比例中采用20毫米和40毫米厚兩種規(guī)格。
實(shí)施例1一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入7000克的鉛粉、2500克的高密度聚乙烯、500克的碳化硼；第二步，常溫下混煉，攪拌均勻；第三步，加熱至140℃，分別用兩個(gè)模具模壓成型，得樣品1號(hào)。厚度分別為20和40毫米。
實(shí)施例2一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入7000克的顆粒直徑在0.2mm-2mm之間的鉛砂、2500克的高密度聚乙烯、500克的碳化硼；第二步，混煉，攪拌均勻，加熱至150℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀；第三步，置入模具加壓成型，得樣品2號(hào)。厚度分別為20和40毫米。
實(shí)施例3一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入4500克的顆粒直徑在0.2mm-2mm之間的鉛砂、5000克的低密度聚乙烯、500克的碳化硼；第二步，混煉，攪拌均勻，加熱至100℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀；第三步，置入模具加壓成型，得樣品3號(hào)。厚度分別為20和40毫米。
實(shí)施例4一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入6000克的顆粒直徑在0.2mm-2mm之間的鉛砂、3500克的高密度聚乙烯、500克的碳化硼；第二步，混煉，攪拌均勻，加熱至160℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀；第三步，置入模具加壓成型，得樣品4號(hào)。厚度分別為20和40毫米。
實(shí)施例5一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入6000克的顆粒直徑在0.2mm-2mm之間的鉛砂、3000克的高密度聚乙烯、500克的碳化硼，500克的添加劑(其中200克氫氧化鋁阻燃劑或含磷化合物阻燃劑如五氧化二磷、200克硅烷偶聯(lián)劑、100克水楊酸苯胺防霉劑)；第二步，混煉，攪拌均勻，加熱至160℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀；第三步，置入模具加壓成型，得樣品5號(hào)。厚度分別為20和40毫米。
屏蔽材料的技術(shù)性能測(cè)試比較1、熱中子削弱系數(shù)采用Cf-252中子輻射源，加12厘米石蠟塊慢化產(chǎn)生熱中子源，采用從美國(guó)LND公司進(jìn)口的氦正比計(jì)數(shù)器測(cè)得樣品熱中子削弱系數(shù)如表1所示表1

如表1所示，本發(fā)明的復(fù)合屏蔽材料與現(xiàn)有的鑄鋼相比，其熱中子削弱系數(shù)提高；特別是如果使用鉛砂，其熱中子削弱系數(shù)提高得更多。
2、中子輻射削弱性能采用Cf-252中子輻射源，用氦-3計(jì)數(shù)器加6#慢化球測(cè)量，測(cè)得樣品材料的快中子屏蔽效果，與同厚度的鑄鋼比較，如表2所示
表2

如表2所示，本發(fā)明的復(fù)合屏蔽材料與現(xiàn)有的鑄鋼相比，其中子削弱系數(shù)有提高。
3、樣品密度采用稱重法，測(cè)得樣品密度，如表3所示表3

如表3所示，本發(fā)明的復(fù)合屏蔽材料與現(xiàn)有的鑄鋼相比，其密度可以調(diào)整。并且實(shí)施例2-5中的鉛用的是鉛砂，所制備的屏蔽復(fù)合材料的比重均高于4.8克/立方厘米。
4、γ輻射屏蔽系數(shù)采用60Coγ輻射源，用碘化鈉晶體探測(cè)器，測(cè)得樣品γ輻射削弱系數(shù)，如表4所示
表4

如表4所示，本發(fā)明的復(fù)合屏蔽材料與現(xiàn)有的鑄鋼相比，其γ輻射削弱系數(shù)與鑄鐵相當(dāng)。
5、耐鹽霧、海水浸泡實(shí)驗(yàn)根據(jù)ZBY339.10-85標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)施例1-5的樣品作耐鹽霧實(shí)驗(yàn)，經(jīng)48小時(shí)鹽霧實(shí)驗(yàn)以后，性能均良好。所有樣品在海水中浸泡70天，目視無(wú)變化。
6、阻燃性能根據(jù)GB/T2406-1993塑料燃燒性能試驗(yàn)方法——指數(shù)法，測(cè)得實(shí)施例1-5的樣品氧化指數(shù)分別為19、19、19、19、22。符合要求。
權(quán)利要求
1.一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料包括下述配比成份45-70重量份的鉛；50-25重量份的聚乙烯5重量份的碳化硼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料的比重為4.8-7.5克/立方厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛為鉛砂；所述聚乙烯為高密度聚乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛砂的顆粒直徑為0.2mm-2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括1重量份的水楊酸苯胺防霉劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括2重量份的阻燃劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料，其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料進(jìn)一步包括2重量份的硅烷偶聯(lián)劑。
8.一種鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其步驟如下第一步，配料，在容器中加入45-70重量份的鉛、50-25重量份的聚乙烯、5重量份的碳化硼；第二步，混煉，攪拌均勻；第三步，模壓成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其特征在于所述第二步的混煉階段加熱至100-160℃，并且由擠出機(jī)擠出，呈熔融狀，再置入模具加壓成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料制備方法，其特征在于所述鉛為鉛砂；所述第一步中還包括1重量份的水楊酸苯胺防霉劑；所述第一步中還包括2重量份的阻燃劑；所述第一步中還包括2重量份的硅烷偶聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合屏蔽材料及其制備方法，特別涉及用于同位素中子源、核設(shè)施中子輻射的復(fù)合屏蔽材料及其制備方法。其特征在于所述鉛硼聚乙烯復(fù)合屏蔽材料包括下述配比成分45－70重量份的鉛；50－25重量份的聚乙烯；5重量份的碳化硼。與現(xiàn)有的鐵等金屬材料相比，本發(fā)明的屏蔽復(fù)合材料不僅重量輕，還能夠根據(jù)中子和γ射線分布情況采用相應(yīng)密度，而且具有良好的中子輻射屏蔽性能和γ輻射屏蔽性能。
文檔編號(hào)C08K3/38GK1746217SQ20051011694
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者鄭金美, 郭振濤, 曾心苗, 鮑矛, 王炳林, 周成飛, 郭建梅, 尚宏忠, 張桂敏, 劉元理, 胡翔, 張龍 申請(qǐng)人:北京市射線應(yīng)用研究中心