【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于辐射防护，具体涉及含钨酸铅填料的中子伽马复合屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着科技和工业化的进步，核技术在能源、医学、科学研究和航空航天等多个领域中的应用越来越广泛。然而，在应用核能技术的同时，会产生具有很强的穿透性的高能中子和伽马射线,会破坏人体细胞，损害人类的身体健康，长时间暴露在辐射环境中，会导致基因突变、癌症甚至死亡。因此，研制出高效的辐射屏蔽材料尤为重要。
2、传统的辐射屏蔽材料有混凝土和聚乙烯，混凝土由于其质量重，体积大和长时间使用过程中会出现老化裂纹等缺点限制了它的应用场合而聚乙烯的密度低，屏蔽性能单一，只对中子有一定的屏蔽效果，对于高能伽马射线的屏蔽性能较差。可见，传统单一组分材料的性能难以满足辐射屏蔽材料领域应用发展的要求。高原子序数和高中子吸收截面的物质分别对于伽马射线和中子辐射具有良好的屏蔽效果，将其作为填料掺杂到基体材料中可以显著提高材料的辐射屏蔽性能。
3、钨酸铅作为一种高原子序数的材料，具有良好的屏蔽伽马射线的屏蔽性能，同时，铅（pb）和钨（w）的快中子吸收截面较高，能够有效地屏蔽快中子，因此适合作为中子和伽马射线的双功能吸收剂。然而当前对于辐射屏蔽复合材料的研究报道大多是对于商业填料的组分优化，尤其鲜见更深入填料的微观形貌与复合材料的辐射屏蔽、热和力学性能之间关联机制的研究报道。因此，合成具有特定微观形貌和高比表面积的钨酸铅填料，例如微米纺锤和微米球结构的钨酸铅填料，用于中子伽马复合屏蔽材料的研发十分必要。
技术实现思路>
1、为了解决聚合物基复合屏蔽材料存在的缺点与不足，本专利技术旨在提供一种含钨酸铅填料的中子伽马复合屏蔽材料及其制备方法。上述中子伽马复合屏蔽材料引入了高比表面积的微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅（pbwo4）填料和碳化硼（b4c）两类填料；高比表面积的微米纺锤、微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料的引入可以增加屏蔽材料与中子和伽马射线发生相互作用的概率，提高复合屏蔽材料的中子伽马屏蔽能力。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含微米纺锤、微米球和微米枝状结构的钨酸铅填料的中子伽马复合屏蔽材料，以微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅作为快中子和伽马射线双功能吸收剂，碳化硼作为热中子吸收剂，高密度聚乙烯作为基体材料，以中子伽马复合屏蔽材料的总质量计，中子伽马复合屏蔽材料各组分的质量含量为：高密度聚乙烯：40~90wt%；碳化硼：5~40wt%；微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料：4~50wt%；所述高密度聚乙烯的密度为0.90g/cm3~0.99g/cm3。例如，以中子伽马复合屏蔽材料的总质量计，中子伽马复合屏蔽材料各组分的质量含量为：高密度聚乙烯：40wt%、42wt%、45wt%、47wt%、50wt%、52wt%、55wt%、57wt%、60wt%、62wt%、65wt%、67wt%、70wt%、72wt%、75wt%、77wt%、80wt%、82wt%、85wt%、87wt%或90wt%；
3、碳化硼：5wt%、7wt%、10wt%、12wt%、15wt%、17wt%、20wt%、22wt%、25wt%、27wt%、30wt%、32wt%、35wt%、37wt%或40wt%；
4、微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料：4wt%、6wt%、8wt%、10wt%、12wt%、14wt%、16wt%、18wt%、20wt%、22wt%、25wt%、27wt%、30wt%、32 wt%、35wt%、37wt%、40wt%、42wt%、45wt%、47wt%或50wt%。
5、进一步地，所述微米纺锤、微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料的颗粒粒径尺寸为 0.005-12μm，比表面积为0.1~100m2/g，孔体积为0.0005~0.5cm3/g，平均孔直径为1~150nm。例如，所述微米纺锤、微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料的颗粒粒径尺寸为0.005μm、0.006μm、0.007μm、0.008μm、0.009μm、0.01μm、0.02μm、0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm、6μm、6.2μm、6.4μm、6.6μm、6.8μm、7μm、7.2μm、7.4μm、7.6μm、7.8μm、8μm、8.2μm、8.4μm、8.6μm、8.8μm、9μm、9.2μm、9.4μm、9.6μm、9.8μm、10μm、10.2μm、10.4μm、10.6μm、10.8μm、11μm、11.2μm、11.4μm、11.6μm、11.8μm或12μm，比表面积为0.1m2/g、5m2/g、10m2/g、15m2/g、20m2/g、25m2/g、30m2/g、35m2/g、40m2/g、45m2/g、50m2/g、55m2/g、60m2/g、65m2/g、70m2/g、75m2/g、80m2/g、85m2/g、90m2/g、95m2/g 或100m2/g，孔体积为0.0005cm3/g、0.001cm3/g、0.002cm3/g、0.003cm3/g、0.004cm3/g、0.005cm3/g、0.006cm3/g、0.007cm3/g、0.008cm3/g、0.009cm3/g、0.01cm3/g、0.03cm3/g、0.05cm3/g、0.07cm3/g、0.09cm3/g、0.11cm3/g、0.13cm3/g、0.15cm3/g、0.17cm3/g、0.19cm3/g、0.21cm3/g、0.23cm3/g、0.25cm3/g、0.27cm3/g、0.29cm3/g、0.31cm3/g、0.33cm3/g、0.35cm3/g、0.37cm3/g、0.39cm3/g、0.41cm3/g、0.43cm3/g、0.45cm3/g、0.47cm3/g、0.49cm3/g或0.5cm3/g，平均孔直径为1nm、3nm、5nm、7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm、19nm、21nm、23nm、25nm、27nm、29nm、31nm、33nm、35nm、37nm、39nm、41nm、43nm、45nm、47nm、49nm、51nm、53nm、55nm、57nm、59nm、61nm、63nm、65nm、67nm、69nm、71nm、73nm、75nm、77nm、79nm、81nm、83nm、85nm、87nm、89nm、91nm、93nm、95nm、97nm、99 nm、100nm、102nm、104nm、106nm、108nm、110nm、112nm、114nm、116本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钨酸铅填料的中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于，以形貌可控的微米纺锤、微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料作为快中子和伽马射线双功能吸收剂，碳化硼作为热中子吸收剂，高密度聚乙烯作为基体材料，以中子伽马复合屏蔽材料的总质量计，中子伽马复合屏蔽材料各组分的质量含量为：高密度聚乙烯：40~90wt%，碳化硼：5~40wt%，形貌可控的微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料：4~50wt%；所述高密度聚乙烯的密度为0.90g/cm3~0.99g/cm3。
2.根据权利要求1所述的中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于，所述形貌可控的微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料的颗粒粒径尺寸为0.01-12μm，比表面积为0.1~100m2/g，孔体积为0.0005~0.5cm3/g，平均孔直径为1~150nm。
3.一种如权利要求1所述的中子伽马复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述形貌可控的微米纺锤结构的钨酸铅填料通过如下方法制备：（1）称量钨酸钠和醋酸铅，钨酸钠和醋酸铅的摩尔比为0.01
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述形貌可控的微米球结构的钨酸铅填料通过如下方法制备：（1）称量钨酸钠和醋酸铅，钨酸钠和醋酸铅的摩尔比为0.01~100，分别溶于乙二醇溶液中；（2）将钨酸钠溶液和醋酸铅溶液混合搅拌1~100min，再将混合溶液倒入反应釜中，放入干燥箱中保温在30℃~250℃条件下反应1~120min；（3）对乳浊液进行离心分离，得到沉淀物，清洗沉淀物；（4）将清洗后的沉淀产物放入烘箱中在30~150℃条件下恒温干燥0.1~24h，得到所述微米球结构的钨酸铅。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述形貌可控的微米枝状结构的钨酸铅填料通过如下方法制备：（1）称量钨酸钠和醋酸铅，钨酸钠和醋酸铅的摩尔比为0.01~100，分别溶于超纯水溶液中；（2）将钨酸钠溶液和醋酸铅溶液混合搅拌，在50~100℃条件下恒温反应0.01~12小时，得到乳浊液；（3）对乳浊液进行离心分离，得到沉淀物，清洗沉淀物；（4）将清洗后的沉淀产物放入烘箱中在30~150℃条件下恒温干燥0.1~24h，得到所述微米枝状结构的钨酸铅。
...【技术特征摘要】
1.一种钨酸铅填料的中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于，以形貌可控的微米纺锤、微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料作为快中子和伽马射线双功能吸收剂，碳化硼作为热中子吸收剂，高密度聚乙烯作为基体材料，以中子伽马复合屏蔽材料的总质量计，中子伽马复合屏蔽材料各组分的质量含量为：高密度聚乙烯：40~90wt%，碳化硼：5~40wt%，形貌可控的微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料：4~50wt%；所述高密度聚乙烯的密度为0.90g/cm3~0.99g/cm3。
2.根据权利要求1所述的中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于，所述形貌可控的微米纺锤或微米球或微米枝状结构的钨酸铅填料的颗粒粒径尺寸为0.01-12μm，比表面积为0.1~100m2/g，孔体积为0.0005~0.5cm3/g，平均孔直径为1~150nm。
3.一种如权利要求1所述的中子伽马复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述形貌可控的微米纺锤结构的钨酸铅填料通过如下方法制备：（1）称量钨酸钠和醋酸铅，钨酸钠和醋酸铅的摩尔比为0.01~100，分别溶于超纯水中；（2）称取ctab（十六烷基三甲基溴化铵）并溶于超纯水中，ctab的浓度为0m~10m；（3）将钨酸钠和ctab水溶液混合，10~80℃搅拌1~120min，使溶液混合均匀，随后将醋酸铅溶液逐步滴...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍志鹏，陈左阳，钟国强，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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