一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料及其制备方法和应用，它涉及用于空间带电粒子辐射防护的复合材料的领域。本发明专利技术是要解决现有的辐射防护材料中，铝防护层存在密度大而导致使用的重量大，采用聚乙烯材料做为辐射防护材料时存在着由于其热稳定性较差，严重制约其使用范围的问题。它是由聚乙烯树脂、纳米钽和偶联剂制成。本发明专利技术的聚乙烯复合材料的热稳定性相对于纯聚乙烯提高了5%~35%，吸收剂量相对于纯铝降低了0.1~0.7倍。本发明专利技术适用于辐射防护和航空航天领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于空间带电粒子辐射防护的复合材料的领域。
技术介绍
航天器在轨运行期间一直受到各种空间环境的作用，其中空间辐射损伤问题是最突出的问题。经过多年的发展，传统的辐射防护材料以铝为主。为了达到防辐射效果，必须增加铝防护层的厚度，从而使航天器的重量增加，航天器轻量化问题一直是设计师们关注的热点问题。研究表明，轻元素在抗辐射损伤方面比重元素更加有效，也就是说辐射防护效率随着原子序数的降低呈增加趋势。聚乙烯分子中含有一个碳原子、两个氢原子，含氢量非常高，因此具有较高的辐射防护效率。然而，聚乙烯作为辐射防护材料时，由于热分解导致的“析气现象”将严重制约其使用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的辐射防护材料中，铝防护层存在密度大而导致使用的重量大，采用聚乙烯材料做为辐射防护材料时存在着由于其热稳定性较差，严重制约其使用范围的问题，而提供了一种`用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料。本专利技术的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由广99份的聚乙烯树脂、f 50份的纳米钽和O. 5^20份的偶联剂制成。本专利技术的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料制备方法按以下步骤进行—、按重量份数称取广99份的聚乙烯树脂、2 50份的纳米钽和O. 5^20份的偶联剂；二、将质量百分含量为99. 7%的乙醇与填充剂按质量比为1:2 4的比例混合均匀，加入到高速分散器中，分散f 10h，得混合物；三、将步骤二的混合物与步骤一称取的偶联剂按质量比为25 Γ5的比例混合均匀，在温度为50°C 140°C的条件下，控制转速为8(Tl20r/min，搅拌I 15h，抽滤，烘干，得到改性的纳米钽；四、将步骤一称取的聚乙烯树脂与步骤三得到的改性的纳米钽按质量比为24 Γ25的比例混合均匀，加入到高混机中，混合2(T80min，然后转至压力机中，在温度为175 240°C，压力为5 45MPa的条件下，压制lmirT40min，得到用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料；其中所述的偶联剂为有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者几种按任意比混合。本专利技术的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的应用是用于作为空间电子辐射防护材料。本专利技术包含以下有益效果本专利技术的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽，可以在不影响材料原有优异性能的基础上改进材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做为辐射防护材料，使其密度大大降低，有效的解决了铝防护层重量大的弊端；由于掺杂了纳米钽，本专利技术所制备的聚乙烯复合材料热稳定性相对于纯聚乙烯提高了 59Γ35%，经过电子辐照后剂量探测器探测的吸收剂量相对于纯铝降低了 O. Γ0. 7倍。本专利技术的聚乙烯复合材料中加入了纳米钽，由于纳米钽的密度大，当电子入射到材料时，易于发生较大的散射，使得电子在材料中的能量损失增加，提高了该材料防护电子的效果。附图说明图1为试验I的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的热稳定性曲线图，其中，I为含有10%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯聚乙烯的热稳定性曲线；图2为试验I的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的电子吸收剂量曲线图；其中，I为含有10%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯铝的热稳定性曲线； 图3为试验2的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的热稳定性曲线图；其中，I为含有20%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯聚乙烯的热稳定性曲线；图4为试验2的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的电子吸收剂量曲线图；其中，I为含有20%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯铝的热稳定性曲线；图5为试验3的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的热稳定性曲线图；其中，I为含有30%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯聚乙烯的热稳定性曲线；图6为试验4的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的电子吸收剂量曲线图；其中，I为含有30%纳米钽的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料热稳定性曲线，2为纯铝的热稳定性曲线。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由广99份的聚乙烯树脂、f 50份的纳米钽和O. 5^20份的偶联剂制成。本实施方式的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽，可以在不影响材料原有优异性能的基础上改进材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做为辐射防护材料，使其密度大大降低，有效的解决了铝防护层重量大的弊端；由于掺杂了纳米钽，本实施方式所制备的聚乙烯复合材料热稳定性相对于纯聚乙烯提高了 59Γ35%，经过电子辐照后剂量探测器探测的吸收剂量相对于纯铝降低了 O. Γ0. 7倍。本实施方式的聚乙烯复合材料中加入了纳米钽，由于纳米钽的密度大，当电子入射到材料时，易于发生较大的散射，使得电子在材料中的能量损失增加，提高了该材料防护电子的效果。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的偶联剂为有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者几种按任意比混合。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述的聚乙烯树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯树脂中的一种或几种按任意比混合。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由广99份的聚乙烯树月旨、2 40份的纳米钽和f 15份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由广99份的聚乙烯树月旨、2 30份的纳米钽和f 10份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由5(Γ99份的聚乙烯树月旨、2 30份的纳米钽和I 10份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由7(Γ99份的聚乙烯树月旨、2 30份的纳米钽和I 10份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由89份的聚乙烯树脂、10份的纳米钽和I份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式九本实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由1~99份的聚乙烯树脂、1~50份的纳米钽和0.5~20份的偶联剂制成。
【技术特征摘要】
1.一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由1 99份的聚乙烯树脂、Γ50份的纳米钽和0. 5^20份的偶联剂制成。2.根据权利要求1所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于所述的偶联剂为有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联齐U、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者几种按任意比混合。3.根据权利要求1所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于所述的聚乙烯树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯树脂中的一种或几种按任意比混合。4.根据权利要求1所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于所述的用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料按重量份数是由广99份的聚乙烯树脂、2 50份的纳米钽和0. 5^15份的偶联剂制成。5.根据权利要求4所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于所述的聚乙烯树脂的密度为0. 900g/cm30. 980g/cm3。6.根据权利要求1所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料，其特征在于所述的纳米钽的粒径为0. 00f100 μ m。7.制备如权利要求1所述的一种用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料的方法，其特征在于用于空间电子辐射防护的掺杂纳米钽的聚乙烯复合材料制备方法按以下步骤进行 一、按重量份数称取广...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，何世禹，高锋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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