本發(fā)明涉及一種核輻射屏蔽材料，特別是涉及一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：隨著核能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，由此帶來(lái)的輻射安全與防護(hù)問題越來(lái)越重要。例如同位素中子源、核反應(yīng)堆以及加速器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生核輻射，尤其是中子輻射，其穿透力強(qiáng)，對(duì)人員及設(shè)備會(huì)造成巨大的威脅。近年來(lái)，隨著快堆、動(dòng)力堆及其它可攜帶輻射源應(yīng)用的增加，傳統(tǒng)屏蔽材料如混凝土、重金屬等已難以滿足現(xiàn)代輻射防護(hù)的特殊要求。這時(shí)，高分子聚合物基復(fù)合屏蔽材料由于在輕便性、柔韌性、可加工性等方面表現(xiàn)出更突出的優(yōu)越性，引起了人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)高密度無(wú)機(jī)材料相比，該類輻射防護(hù)材料不僅可以對(duì)γ射線進(jìn)行防護(hù)，而且其含有的碳、氫等輕元素也可以對(duì)中子起到一定的防護(hù)效果，因此它們可以廣泛應(yīng)用于中子和γ射線同時(shí)存在的復(fù)雜輻射環(huán)境，聚乙烯是目前使用廣泛的中子屏蔽材料，含氫量高，不會(huì)被活化，但它不耐高溫，在110℃時(shí)就軟化，且抗輻照效應(yīng)差，導(dǎo)致在很多環(huán)境下使用受到限制。傳統(tǒng)的、單一的屏蔽材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代防護(hù)的使用需求。當(dāng)前中子屏蔽材料的主要發(fā)展趨勢(shì)是在聚合物基體中摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的改性。聚酰亞胺樹脂基體具有優(yōu)異的耐熱性、力學(xué)性能、耐溫性能、抗輻照性能也十分優(yōu)異，開發(fā)聚酰亞胺基核輻射屏蔽材料具有重要意義。目前屏蔽材料的不足之處可以歸納為以下幾個(gè)方面：強(qiáng)韌性難以滿足作為結(jié)構(gòu)屏蔽材料的要求、耐熱性不好、綜合屏蔽效果不良、體積大難于移動(dòng)及抗輻照能力較差等。因此設(shè)計(jì)制備綜合性能優(yōu)異的輻射屏蔽材料勢(shì)在必行。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明公布了一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，能長(zhǎng)期在高溫下使用，綜合屏蔽效果好，可根據(jù)需要制成板材、棒材或其他制件，尤其適用于復(fù)雜核輻射條件下的屏蔽防護(hù)。本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，所述耐高溫復(fù)合材料由如下重量份數(shù)的材料組成：聚酰亞胺樹脂基體50‐90份、增強(qiáng)材料5‐15份、碳化硼2‐10份、鉛1‐20份、偶聯(lián)劑1‐5份、加工助劑1‐5份。所述聚酰亞胺樹脂基體為熱塑性聚酰亞胺樹脂基體，熱塑性聚酰亞胺樹脂基體由芳香族二酐和芳香族二胺合成，其結(jié)構(gòu)式如下所示：其中Ar1為下列結(jié)構(gòu)中的一種或幾種：其中Ar2為下列結(jié)構(gòu)中的一種：其中：X為下列結(jié)構(gòu)中的一種：O，CO，SO2。所述增強(qiáng)材料為短切碳纖維，纖維長(zhǎng)度為1～15mm。所述鉛為鉛粉或鉛化合物，鉛化合物為氧化鉛、碳酸鉛、醋酸鉛、硝酸鉛、氧化鉛、鉬酸鉛、鉻酸鉛、正磷酸鉛、丙烯酸鉛中的一種或幾種。所述加工助劑包括抗氧劑和流動(dòng)促進(jìn)劑，抗氧劑和流動(dòng)促進(jìn)劑的重量比為1：1。一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料的制備方法如下，將熱塑性聚酰亞胺樹脂基體、增強(qiáng)材料、碳化硼、鉛、偶聯(lián)劑、加工助劑置于攪拌機(jī)中高速攪拌，混合均勻，然后采用熔融加工成型工藝制成板材、棒材和制件。本發(fā)明具有有益效果，本發(fā)明提供的的一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，采用熱塑性聚酰亞胺樹脂基體作為原料，熱塑性聚酰亞胺樹脂基體屬于耐高溫聚合物，同時(shí)還具有出色的力學(xué)性能和介電性能優(yōu)良的耐輻照性、耐燃性、耐腐蝕性及耐有機(jī)溶劑性，本發(fā)明制備的耐高溫復(fù)合材料具有強(qiáng)韌性、高強(qiáng)度、高模量，能夠作為結(jié)構(gòu)屏蔽材料，能長(zhǎng)期在高溫下使用，綜合屏蔽效果好，可根據(jù)需要制成板材、棒材或其他制件，解決了傳統(tǒng)屏蔽材料體積大難于移動(dòng)及抗輻照能力較差的問題，能夠滿足不同狀況下的需求。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的補(bǔ)充和說(shuō)明。實(shí)施例1一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成：熱塑性聚酰亞胺基體為50份，短切碳纖維為15份，碳化硼為10份，鉛粉為20份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為1份，抗氧劑為2份，流動(dòng)促進(jìn)劑為2份；所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑。一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，其制備過(guò)程如下：首先將碳纖維、碳化硼與鉛粉浸泡于硅烷偶聯(lián)劑中進(jìn)行處理，處理時(shí)間為6h，處理結(jié)束后，得到混合物A，將混合物A置于干燥箱中干燥，干燥溫度50℃，干燥時(shí)間2h，將干燥的混合物A、硅烷偶聯(lián)劑KH550、抗氧劑、流動(dòng)促進(jìn)劑、熱塑性聚酰亞胺基體加入高速混合機(jī)中，在高速混合機(jī)中于80℃混合20min，混合均勻后進(jìn)行冷卻，冷卻至室溫后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，料筒溫度為80℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min，得到粒料，將粒料置于模具中，模具厚度為2cm，在10MPa，380℃的條件下熱壓1小時(shí)注塑成型，得到耐高溫復(fù)合材料a。實(shí)施例2一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成：熱塑性聚酰亞胺基體為70份，短切碳纖維為5份，碳化硼為2份，鉛粉為20份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為1份，抗氧劑為1份，流動(dòng)促進(jìn)劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料b。實(shí)施例3一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成：熱塑性聚酰亞胺基體為80份，短切碳纖維為10份，碳化硼為5份，碳酸鉛為5份，氧化鉛為5份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為3份，抗氧劑為1份，流動(dòng)促進(jìn)劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料c。實(shí)施例4一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成，熱塑性聚酰亞胺基體為50份，短切碳纖維為7份，碳化硼為2份，氧化鉛為20份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為4份，抗氧劑為2份，流動(dòng)促進(jìn)劑為2份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料d。實(shí)施例5一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成，熱塑性聚酰亞胺基體為70份，短切碳纖維為5份，碳化硼為2份，鉛粉為15份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為4份，抗氧劑為1份，流動(dòng)促進(jìn)劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料e。實(shí)施例6一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成：熱塑性聚酰亞胺基體為70份，短切碳纖維為5份，碳化硼為2份，鉬酸鉛為5份，鉻酸鉛為5份，正磷酸鉛為5份，硅烷偶聯(lián)劑KH550為1份，抗氧劑為1份，流動(dòng)促進(jìn)劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料f。實(shí)施例7一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的材料組成：熱塑性聚酰亞胺基體為60份，短切碳纖維為5份，碳化硼為2份鉛粉為18份，硅烷偶聯(lián)劑KH530為2份，抗氧劑為1份，流動(dòng)促進(jìn)劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級(jí)丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動(dòng)促進(jìn)劑為酸酐促進(jìn)劑；其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同，得到耐高溫復(fù)合材料g。將實(shí)施例1‐7中制備的耐高溫復(fù)合材料a、b、c、d、e、f、g進(jìn)行核輻射屏蔽效果檢測(cè)。表1耐高溫復(fù)合材料a、b、c、d、e、f、g核輻射屏蔽效果的主要性能參數(shù)名稱密度/g.cm‐3耐熱溫度/℃中子屏蔽率γ射線屏蔽率a2.122095％80％b2.3525090％82％c1.9728598％85％d1.96519597％77％e2.5422589％75％f2.0320090％85％g2.10321093％84％根據(jù)表1可知，上述實(shí)施例制備的耐高溫復(fù)合材料，中子屏蔽率為89％‐98％，γ射線屏蔽率為75％‐85％，耐熱溫度為195‐285℃，特別是根據(jù)實(shí)施例3制備的耐高溫復(fù)合材料c，中子屏蔽率為98％，γ射線屏蔽率為85％，耐熱溫度達(dá)到285℃，本發(fā)明能夠作為結(jié)構(gòu)屏蔽材料，可根據(jù)需要制成板材、棒材或其他制件，能夠滿足不同狀況下的需求，尤其適用于復(fù)雜核輻射條件下的屏蔽防護(hù)。不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3