三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于辐射防护技术领域，涉及三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料及其制备方法。制备所述的中子屏蔽材料的原料按重量配比包含：三元乙丙橡胶50‑100份，防辐射功能助剂30‑150份，交联剂5‑14份，增塑剂3‑7份，促进剂0.4‑1份，防老剂0.5‑1份，补强剂10‑70份。本发明专利技术的三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料具有良好的物理力学性能、抗臭氧及热氧老化性能和屏蔽效果，且性价比高。

Flexible neutron shielding material of ethylene propylene diene rubber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料及其制备方法
本专利技术属于辐射防护
，涉及三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展和完善，核技术在工业、农业、医疗、国防、航天航空等领域发挥了巨大的作用。然而，核技术在为人类社会创造价值的同时也给人类社会带来了辐射危害。辐射射线可能会在很长的时间内存在，污染自然环境，威胁人类的生命安全。为了人类社会的健康和可持续发展，世界各国都非常重视核设施的屏蔽措施，大力开展屏蔽材料的研发。在辐射射线中，由于中子的穿透性强、危害大，难以用一般的、简单的方法屏蔽，因而核屏蔽工作的重点和难点是对中子的屏蔽。目前，许多科学家已经进行了大量的中子辐射屏蔽材料的研究，广泛使用的中子屏蔽复合材料包括混凝土、重混凝土、铅硼聚乙烯、硼钢等复合材料。但是随着核技术和核工业的发展，单一传统的辐射屏蔽材料难以满足所有辐射防护的需求。为此，人们研发了许多新型的中子辐射屏蔽材料，如防辐射纤维、硼铝合金、新兴的橡胶基中子辐射屏蔽材料等。对于新兴的橡胶基中子辐射屏蔽材料，目前商业化的橡胶基体大部分为丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)和硅橡胶。SBR和NR等碳碳键橡胶聚合物，其分子链上含不饱和键，不饱和键的存在使其在紫外线、臭氧、光照和热辐射等作用下容易发生降解；硅橡胶基中子辐射屏蔽材料虽然具有较好的耐高温性质，但其原材料价格高而实际制品的机械强度不高，这限制了它的使用范围。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，以能够具有良好的物理力学性能、抗臭氧及热氧老化性能和屏蔽效果，且性价比高。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，制备所述的中子屏蔽材料的原料按重量配比包含：三元乙丙橡胶50-100份，防辐射功能助剂30-150份，交联剂5-14份，增塑剂3-7份，促进剂0.4-1份，防老剂0.5-1份，补强剂10-70份。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其中所述的防辐射功能助剂起防中子辐射作用，提高屏蔽效率，选自硼砂、氮化硼、碳化硼、氟化锂、B2O3、H3BO3和/或含镉化合物。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其中所述的交联剂用于使所述的中子屏蔽材料形成网状结构，使其更具有弹性和韧性，选自硫磺、氧化锌、DCP(过氧化二异丙苯)、BPO(过氧化苯甲酰)和/或DTBP(二叔丁基过氧化物)。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其中所述的增塑剂用于增加弹性，起柔软的作用，选自二辛脂、二丁脂、凡士林、环烷油、乙二醇、石蜡、有机酸和/或沥青。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，所述的促进剂用于促进所述的中子屏蔽材料的硫化交联性能，达到预定效果，选自促进剂TT(二硫化四甲基秋兰姆)、促进剂TS(一硫化四甲基秋兰姆)、复合促进剂EM233(日本川口化学公司)、促进剂DM(2、2′-二硫代二苯并噻唑)、促进剂M(2-巯基苯并噻唑)和/或促进剂D(二苯胍)。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其中所述的防老剂用于使所述的中子屏蔽材料不易老化，延长其寿命，保持其性能稳定，选自4010(N-环己基-N′-苯基对苯二胺)、4010NA(N-异丙基-N’-苯基对苯二胺)、RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物)、MB(2-巯基苯并咪唑)和/或DPD(N，N’-二苯基丙二胺)。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其中所述的补强剂用于使所述的中子屏蔽材料的强度达到一定的可使用的范围，选自型号为N115、N110、N330和/或N234的炭黑。本专利技术的第二个目的是提供上述三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法，以能够更好的制备三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，制得的三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料具有良好的物理力学性能、抗臭氧及热氧老化性能和屏蔽效果，且性价比高。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供上述三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将各原料按配比混合均匀；(2)混合料预成型后进行硫化成型。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供上述三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法，其中步骤(1)中，混合均匀在混炼机上进行，混合温度为20-90℃。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供上述三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法，其中步骤(2)中，硫化成型的硫化温度为130-170℃，压力为12-22Mpa，硫化时间为20-50分钟。本专利技术的有益效果在于，本专利技术的三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料具有良好的物理力学性能、抗臭氧及热氧老化性能和屏蔽效果，且性价比高。本专利技术以三元乙丙橡胶作为橡胶基体。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，其主链由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有少量的非共轭二烯烃，少量的不饱和双键用于橡胶硫化交联，形成稳定的网状结构。因此，三元乙丙橡胶具有较好的物理力学性能。由于三元乙丙橡胶的主要聚合物链是完全饱和的，这使得三元乙丙橡胶可以抵抗热、光、氧气(尤其是臭氧)，故其耐臭氧、耐热、耐候性等耐老化性能优异。另外，三元乙丙橡胶本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性、吸水率低，具有良好的绝缘特性。因此，以三元乙丙橡胶制作成的橡胶中子辐射屏蔽材料具有非常好的中子屏蔽效果和广阔的应用市场。本专利技术的中子屏蔽材料具有较好的耐老化、绝缘等性能，可解决国防、基础科研等领域核设施的中子辐射防护问题，保证生命安全和避免环境污染。本专利技术的有益效果具体体现在：1、本专利技术选用三元乙丙橡胶作为基材，因而本专利技术制备的中子屏蔽材料具有较好的抗臭氧、紫外光、热氧老化性能，物理力学性能和耐辐射屏蔽性能。2、本专利技术选择硼砂、碳化硼、氟化锂、氮化硼等含硼无机材料作为中子吸收剂，这使得中子屏蔽材料具有较好的辐射屏蔽性能。3、本专利技术使用模压成型工艺制备中子屏蔽材料，制品的尺寸可以通过模具的长、宽和厚度的改变而改变，最终得到厚度、面积适宜的中子屏蔽材料，使所述中子屏蔽材料具有更好的尺寸适应调整性。附图说明图1为示例性的本专利技术的三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法的流程图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的具体实施方式作出进一步的说明。实施例1：三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备(一)三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备原料如下(重量份)：三元乙丙橡胶100份，碳化硼225份，硫磺2份，氧化锌5份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，石蜡7份，复合促进剂EM2331份，防老剂RD0.5份，防老剂40100.5份，N33015份，N23415份，操作油2份。三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料的制备方法步骤如下(流程参见图1)。1、三元乙丙橡胶生胶塑练根据生胶量调节辊距，将生胶投入胶辊中进行剪切下片，将生胶完全破碎；调节辊距，将破碎的生胶投入胶辊中进行薄通、塑炼，然后将生胶下片，停放12小时以上。2、混炼根据生胶的用量调节辊距，然后将生胶投入辊中，塑炼，当生胶包辊时，加入防老剂，待完全吃料后，薄通3分钟，再分批逐渐地加入防辐射功能助剂、增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其特征在于，制备所述的中子屏蔽材料的原料按重量配比包含：三元乙丙橡胶50‑100份，防辐射功能助剂30‑150份，交联剂5‑14份，增塑剂3‑7份，促进剂0.4‑1份，防老剂0.5‑1份，补强剂10‑70份。

【技术特征摘要】
1.三元乙丙橡胶柔性基中子屏蔽材料，其特征在于，制备所述的中子屏蔽材料的原料按重量配比包含：三元乙丙橡胶50-100份，防辐射功能助剂30-150份，交联剂5-14份，增塑剂3-7份，促进剂0.4-1份，防老剂0.5-1份，补强剂10-70份。2.根据权利要求1所述的中子屏蔽材料，其特征在于：所述的防辐射功能助剂起防中子辐射作用，提高屏蔽效率，选自硼砂、氮化硼、碳化硼、氟化锂、B2O3、H3BO3和/或含镉化合物。3.根据权利要求1所述的中子屏蔽材料，其特征在于：所述的交联剂用于使所述的中子屏蔽材料形成网状结构，使其更具有弹性和韧性，选自硫磺、氧化锌、DCP、BPO和/或DTBP。4.根据权利要求1所述的中子屏蔽材料，其特征在于：所述的增塑剂用于增加弹性，起柔软的作用，选自二辛脂、二丁脂、凡士林、环烷油、乙二醇、石蜡、有机酸和/或沥青。5.根据权利要求1所述的中子屏蔽材料，其特征在于：所述的促进剂用于促进所述的中子屏蔽材料的硫化交联性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东风，孙凯，孙立梅，韩松柏，贺林峰，李玉庆，李正耀，武梅梅，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11