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合材料。
背景技術：
：隨著核能技術的發(fā)展應用，由此帶來的輻射安全與防護問題越來越重要。例如同位素中子源、核反應堆以及加速器在運行過程中會產生核輻射，尤其是中子輻射，其穿透力強，對人員及設備會造成巨大的威脅。近年來，隨著快堆、動力堆及其它可攜帶輻射源應用的增加，傳統(tǒng)屏蔽材料如混凝土、重金屬等已難以滿足現(xiàn)代輻射防護的特殊要求。這時，高分子聚合物基復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，引起了人們的關注。與傳統(tǒng)高密度無機材料相比，該類輻射防護材料不僅可以對γ射線進行防護，而且其含有的碳、氫等輕元素也可以對中子起到一定的防護效果，因此它們可以廣泛應用于中子和γ射線同時存在的復雜輻射環(huán)境，聚乙烯是目前使用廣泛的中子屏蔽材料，含氫量高，不會被活化，但它不耐高溫，在110℃時就軟化，且抗輻照效應差，導致在很多環(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)代防護的使用需求。當前中子屏蔽材料的主要發(fā)展趨勢是在聚合物基體中摻雜來實現(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方面：強韌性難以滿足作為結構屏蔽材料的要求、耐熱性不好、綜合屏蔽效果不良、體積大難于移動及抗輻照能力較差等。因此設計制備綜合性能優(yōu)異的輻射屏蔽材料勢在必行。技術實現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明公布了一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，能長期在高溫下使用，綜合屏蔽效果好，可根據(jù)需要制成板材、棒材或其他制件，尤其適用于復雜核輻射條件下的屏蔽防護。本發(fā)明的上述目的通過以下的技術方案實現(xiàn)：一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，所述耐高溫復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，其結構式如下所示：其中Ar1為下列結構中的一種或幾種：其中Ar2為下列結構中的一種：其中：X為下列結構中的一種：O，CO，SO2。所述增強材料為短切碳纖維，纖維長度為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促進劑，抗氧劑和流動促進劑的重量比為1：1。一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料的制備方法如下，將熱塑性聚酰亞胺樹脂基體、增強材料、碳化硼、鉛、偶聯(lián)劑、加工助劑置于攪拌機中高速攪拌，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，同時還具有出色的力學性能和介電性能優(yōu)良的耐輻照性、耐燃性、耐腐蝕性及耐有機溶劑性，本發(fā)明制備的耐高溫復合材料具有強韌性、高強度、高模量，能夠作為結構屏蔽材料，能長期在高溫下使用，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。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的補充和說明。實施例1一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為2份；所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑。一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，其制備過程如下：首先將碳纖維、碳化硼與鉛粉浸泡于硅烷偶聯(lián)劑中進行處理，處理時間為6h，處理結束后，得到混合物A，將混合物A置于干燥箱中干燥，干燥溫度50℃，干燥時間2h，將干燥的混合物A、硅烷偶聯(lián)劑KH550、抗氧劑、流動促進劑、熱塑性聚酰亞胺基體加入高速混合機中，在高速混合機中于80℃混合20min，混合均勻后進行冷卻，冷卻至室溫后，通過雙螺桿擠出機共混造粒，料筒溫度為80℃，螺桿轉速為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小時注塑成型，得到耐高溫復合材料a。實施例2一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料b。實施例3一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料c。實施例4一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為2份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料d。實施例5一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料e。實施例6一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料f。實施例7一種具有核輻射屏蔽效果的耐高溫復合材料，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，流動促進劑為1份，所述抗氧劑為2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯，2，6‐三級丁基‐4‐甲基苯酚和雙十二碳醇酯的重量比為1:1，所述流動促進劑為酸酐促進劑；其制備過程與實施例1相同，得到耐高溫復合材料g。將實施例1‐7中制備的耐高溫復合材料a、b、c、d、e、f、g進行核輻射屏蔽效果檢測。表1耐高溫復合材料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，上述實施例制備的耐高溫復合材料，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)實施例3制備的耐高溫復合材料c，中子屏蔽率為98％，γ射線屏蔽率為85％，耐熱溫度達到285℃，本發(fā)明能夠作為結構屏蔽材料，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，尤其適用于復雜核輻射條件下的屏蔽防護。不脫離本發(fā)明的構思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應當理解，本發(fā)明不限于特定的實施方式，本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。當前第1頁1 2 3