一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法技术

本申请公开一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法，涉及用于辐射防护服的复合材料及制备方法领域，本发明专利技术是要解决核用辐射防护服受放射源污染后处理问题，采用可完全降解的高分子材料聚乳酸与增韧剂熔融共混改性，将聚乳酸基混合物与中子吸收体材料、阻燃功能填料加入开炼机中塑炼，得到聚乳酸基复合材料；该材料具备热中子屏蔽性能，以及良好的柔韧性、阻燃性能、机械性能；而且，作为核电用辐射防护服受放射源污染后，能实现易降解、后处理无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法
本专利技术属于核辐射防护、射线屏蔽材料领域，具体涉及一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着核工业的飞速发展，有关其辐射安全、辐射防护问题受到越来越多人的关注。目前，传统的中子辐射防护服以纤维布、硅胶为主要材料，在受放射源污染后，存在去污困难、易生成二次污染等问题。因此，研发出一种经放射源污染后，能较好后处理的中子屏蔽复合材料，已成为本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
解决的技术问题：本申请主要是提出一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法，解决现有技术中存在成本高、效果差等技术问题，具有良好的力学性能、阻燃性能、热中子屏蔽性能以及能完全生物降解的中子屏蔽复合材料。技术方案：一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料，所述聚乳酸基中子屏蔽复合材料的原料按质量份数配比如下：聚乳酸100-110份，增韧剂10-70份，阻燃功能填料10-20份，中子屏蔽填料40-80份，粉体表面改性剂4-6份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述的聚乳酸密度为1.2-1.3g/cm3。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述的增韧剂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT、聚己内酯PCL、聚丙烯碳酸酯PPC中一种或几种混合物。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述的阻燃功能填料为磷酸铵、氢氧化铝、硼酸盐中一种或几种混合物。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述的中子屏蔽填料为B4C、BN中一种或两种。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述的粉体表面改性剂为铝酸酯偶联剂、偶联剂DL-411、偶联剂WOT-108中一种或几种混合物。一种制备所述聚乳酸基中子屏蔽复合材料的方法，包括如下步骤：第一步，聚乳酸改性处理：将聚乳酸与增韧剂按照10:1的质量比例一同加入螺杆机喂料机进行熔融共混5-10min，温度控制在175-185℃，至增韧剂与聚乳酸混匀，得到聚乳酸混合物；第二步：将阻燃功能填料、中子屏蔽填料和粉体表面改性剂加入其总质量0.4-0.5倍的去离子水中，与25-40℃温度下反应1h，得功能填料反应液；第三步：将第一步的聚乳酸混合物与第二步得到的功能填料反应液按照2:1的质量比例加入开炼机中，100-110℃温度下塑炼20-25min，塑炼完成后将复合材料置于30-40℃温度下冷却固化，即得到聚乳酸基中子屏蔽复合材料。有益效果：本申请所述一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术研制的聚乳酸基中子屏蔽复合材料，以聚乳酸为基体，经增韧剂改性，添加了阻燃功能填料与中子屏蔽填料，得到的中子复合屏蔽材料具有较高的中子屏蔽性能、力学性能、阻燃性能，能完全生物降解，受放射源污染后处理过程对环境不造成再污染。2、拉伸强度高达54MPa，耐热性能优异，热变形温度高达105℃，材料阻燃性能好，氧指数为27.8。3、本专利技术制备过程简单，实用性强，中子屏蔽性：5cm厚度材料对于Am-Be中子源出射中子的屏蔽率高达72.6%。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料，配方为：聚乳酸100g，PBAT增韧剂10g，B4C粉末80g，氢氧化铝粉末15g，DL-411偶联剂2g。其中聚乳酸密度为1.27g/cm3，PBAT增韧剂密度为1.23g/cm3，B4C粉末粒径50um，氢氧化铝粉末纯度为99.5%，粒径为5um。聚乳酸基中子屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，聚乳酸改性处理：螺杆机喂料机温度设置在180℃，将聚乳酸与增韧剂PBAT一同加入螺杆机喂料口进行熔融共混8分钟，至增韧剂与聚乳酸混匀，得到聚乳酸混合物。第二步，功能填料表面改性处理：将氢氧化铝粉末、B4C粉末、DL-411偶联剂加入50g的去离子水中，并在30℃温度下反应1小时，得到功能填料反应液。第三步，聚乳酸基中子屏蔽复合材料塑炼及成形：将开炼机温度设置成100℃，加入上述的聚乳酸混合物和功能填料反应液，混炼25分钟，充分混合并去除水分。取出复合材料样品，在35℃温度下冷却固化。经检测，该种易降解的中子屏蔽复合材料的性能数据如下：拉伸强度：45MPa；热变形温度：103℃；材料阻燃性能：25.5氧指数；中子屏蔽性：5cm厚度材料对于Am-Be中子源出射中子的屏蔽率为：72.6%。实施例2具有易降解性能的聚乳酸基中子屏蔽复合材料的配方为：聚乳酸80g，PBAT增韧剂40g，B4C粉末60g，氢氧化铝粉末15g，DL-411偶联剂2g。其中聚乳酸密度为1.27g/cm3，PBAT增韧剂密度为1.23g/cm3，B4C粉末粒径50um，氢氧化铝粉末纯度为99.5%，粒径为5um。具有易降解性能的聚乳酸基中子屏蔽复合材料的制备步骤如下：第一步，聚乳酸改性处理：螺杆机喂料机温度设置在180℃，将聚乳酸与增韧剂PBAT一同加入螺杆机喂料口进行熔融共混8分钟，至增韧剂与聚乳酸混匀，得到聚乳酸混合物；第二步，功能填料表面改性处理：将氢氧化铝粉末、B4C粉末、DL-411偶联剂加入50g的去离子水中，并在30℃温度下反应1小时，得到功能填料反应液；第三步，聚乳酸基中子屏蔽复合材料塑炼及成形：将开炼机温度设置成100℃，加入上述的聚乳酸混合物和功能填料反应液，混炼25分钟，充分混合并去除水分。取出复合材料样品，在35℃温度下冷却固化。经检测，该种易降解的中子屏蔽复合材料的性能数据如下：拉伸强度：50MPa；热变形温度：105℃；材料阻燃性能：27.8氧指数；中子屏蔽性：5cm厚度材料对于Am-Be中子源出射中子的屏蔽率为：60.1%。实施例3具有易降解性能的聚乳酸基中子屏蔽复合材料的配方为：聚乳酸70g，PBAT增韧剂35g，B4C粉末40g，氢氧化铝粉末15g，DL-411偶联剂2g。其中聚乳酸密度为1.27g/cm3，PBAT增韧剂密度为1.23g/cm3，B4C粉末粒径50um，氢氧化铝粉末纯度为99.5%，粒径为5um。具有易降解性能的聚乳酸基中子屏蔽复合材料的制备步骤如下：第一步，聚乳酸改性处理：螺杆机喂料机温度设置在180℃，将聚乳酸与增韧剂PBAT一同加入螺杆机喂料口进行熔融共混8分钟，至增韧剂与聚乳酸混匀，得到聚乳酸混合物；第二步，功能填料表面改性处理：将氢氧化铝粉末、B4C粉末、DL-411偶联剂加入50g的去离子水中，并在30℃温度下反应1小时，得到功能填料反应液；第三步，聚乳酸基中子屏蔽复合材料塑炼及成形：将开炼机温度设置成100℃，加入上述的聚乳酸混合物和功能填料反应液，混炼25分钟，充分混合并去除水分。取出复合材料样品，在35℃温度下冷却固化。经检测，该种易降解的中子屏蔽复合材料的性能数据如下：拉伸强度：54MPa；热变形温度：101℃；材料阻燃性能：26.4氧指数；中子屏蔽性：5cm厚度材料对于Am-Be中子源出射中子的屏蔽率为：44.5%。上述实施方式仅为本专利技术的优选实施方式，不能以此来限定本专利技术保护的范围，本领域的技术人员在本专利技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本专利技术所要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述聚乳酸基中子屏蔽复合材料的原料按质量份数配比如下：聚乳酸100‑110份，增韧剂10‑70份，阻燃功能填料10‑20份，中子屏蔽填料40‑80份，粉体表面改性剂4‑6份。

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于，所述聚乳酸基中子屏蔽复合材料的原料按质量份数配比如下：聚乳酸100-110份，增韧剂10-70份，阻燃功能填料10-20份，中子屏蔽填料40-80份，粉体表面改性剂4-6份。2.根据权利要求1所述的聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于：所述的聚乳酸密度为1.2-1.3g/cm3。3.根据权利要求1所述的聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT、聚己内酯PCL、聚丙烯碳酸酯PPC中一种或几种混合物。4.根据权利要求1所述的聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于：所述的阻燃功能填料为磷酸铵、氢氧化铝、硼酸盐中一种或几种混合物。5.根据权利要求1所述的聚乳酸基中子屏蔽复合材料，其特征在于：所述的中子屏蔽填料为B4C、BN中一种或两种。6.根据权利要求1所述的聚乳酸基...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓斌，陈托，陈飞达，张云，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32