专利摘要

本发明涉及一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比含量的组分组成：无机材料20～80％，稀土化合物10～60％，高分子树脂5～50％，外加剂0.9～2.0％。与现有技术相比，本发明具有良好的力学性能、防水性能和施工性能，而且质轻、无毒、加工方便，并对伽马射线及中子射线具有良好的屏蔽效果。

权利要求

1.一种防核辐射稀土复合材料，其特征在于，由以下重量百分比含量的组分组成：

所述的高分子树脂为安徽自立塑料有限公司生产的高密度聚乙烯；

所述的外加剂由硅烷偶联剂、硬脂酸和增塑剂按质量比为1:1:3组成，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；

所述的无机材料为200～400目的石英粉和重晶石粉按质量比39:6组成；

所述的稀土元素化合物由200～400目的氧化镧、氧化钆和氧化钐按照质量比4:5:5组成；所述的防核辐射稀土复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将无机材料、稀土元素化合物、外加剂按配比混合均匀，再加入含有高分子树脂的乳液，搅拌均匀得到混合物；

(2)将混合物进行施工，干燥后得到防核辐射稀土复合材料；

所述的含有高分子树脂的乳液为非离子型乳液，乳液中高分子树脂的质量含量为40～80％。

2.如权利要求1所述的一种防核辐射稀土复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将无机材料、稀土元素化合物、外加剂按配比混合均匀，再加入含有高分子树脂的乳液，搅拌均匀得到混合物；

(2)将混合物进行施工，干燥后得到防核辐射稀土复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种防核辐射稀土复合材料的制备方法，其特征在于，所述的含有高分子树脂的乳液为非离子型乳液，乳液中高分子树脂的质量含量为40～80％。

4.根据权利要求3所述的一种防核辐射稀土复合材料的制备方法，其特征在于，所述的乳液中高分子树脂的质量含量为50～80％。

说明书

技术领域

本发明属于核辐射防护技术领域，具体涉及一种核屏蔽稀土高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核技术相关产业的快速发展，高能辐射射线已广泛应用于工业、医疗、科研等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题也越来越重要。主要防护对象是X射线、γ射线和中子，尤其是γ射线和中子辐射，其穿透力强，防护不当则会对人员及设备带来巨大威胁。重元素或具有大吸收截面的元素可用以减速快中子并吸收次级γ射线；高含量的氢原子能阻滞中速中子，且不产生γ射线二次效应。所以，用于屏蔽γ射线和中子流的材料通常是含有重元素及大吸收截面的元素，如铅、钨、铁、钡等；以及含有足够数量的结晶水或氢元素如水、石蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等高聚物。

核辐射防护材料所用的屏蔽材料除了要求其有优良的防护性能以外，还要求材料在辐照条件下具有优越的稳定性及一定的力学性能。目前核反应堆、核实验室、核燃料工厂等场所使用的中子射线屏蔽多为含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、含铅重混凝土、硼化铝或碳化硼，其中使用最为广泛的是含铅重混凝土和含硼聚乙烯。这些材料多是由于硼含量高或氢元素含量高而具有优良的辐射屏蔽性能，但是硬度都比较大且柔韧性和反复折弯性不好，对不规则仪器或管道进行中子屏蔽时不能很好的贴覆该仪器和管道，并且占用空间较大。同时，Pb对能量高于88keV和13～40keV之间的射线有良好的吸收能力；但对能量介于40～88keV之间的射线却存在一个“Pb的弱吸收区”，对中子吸收屏蔽效果差而且有毒；硼热中子吸收性能递减。另外，这些屏蔽材料的制作过程也极为复杂。

中国专利CN102030938A公开了一种发泡中子吸收材料，将下述质量分数的混合物经发泡工艺制得发泡中子吸收材料：中子吸收剂10～60％和基体材料40～90％，所述中子吸收剂为碳化硼、铁氧体、稀土化合物、氢化锂、石蜡中一种或多种。所述基体材料为水泥或高分子聚合物或两者的混合。首先，经发泡工艺制得发泡中子吸收材料因内部结构含有大量的空穴，会影响材料的强度，不能有效阻滞快中子；其次、所选用的聚氨酯、甲基丙烯酸树脂等发泡材料本身耐老化性不强，尤其在防中子辐射性能方面，在材料的中子辐射屏蔽功能和结构一体化难以兼具。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种辐射屏蔽效果好、柔韧性好、抗拉强度高、质轻、无毒、且性能持久的新型防核辐射材料，适用于规则或者不规则设备的核辐射屏蔽而且能够用于制作防护衣的核辐射材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比含量的组分组成：

所述的无机材料选自高标号的P052.5硅酸盐水泥、200～400目的石英粉、重晶石粉、褐铁矿粉或碳化硼中的一种或几种。

所述的稀土元素化合物中的稀土元素选自镧、钆、钐、铕或镝的多种。

所述的稀土元素化合物选自稀土元素的氧化物、稀土元素的草酸盐、稀土元素的碳酸盐或稀土元素的配合物中的一种或多种。

所述的高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚酯。

所述的外加剂由硅烷偶联剂、硬脂酸和增塑剂按质量比为(1～5):(1～10):(1～10)组成。

所述的增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二异癸酯。

一种防核辐射稀土复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机材料、稀土元素化合物、外加剂按配比混合均匀，再加入含有高分子树脂的乳液，搅拌均匀得到混合物；

(2)将混合物进行施工，干燥后得到防核辐射稀土复合材料。

所述的含有高分子树脂的乳液为非离子型乳液，乳液中高分子树脂的质量含量为40～80％。

优选地，所述的乳液中高分子树脂的质量含量为50～80％。

本发明利用稀土元素，尤其是钐、铕、钆、镝具有很大的中子吸收截面及良好的俘获热中子作用；以及石蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等高聚物含有足够数量的氢元素和易加工成型的特点，发明了一种质轻、无毒、物理性质优异、核辐射屏蔽效果好且性能持久的新型防核辐射材料。

稀土元素尤其是钐、铕、钆、镝等，它们的中子吸收截面很大，具有良好的俘获热中子作用；引入聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等含氢多的高聚物材料，这些材料具有较好的耐辐射性能，同时具有高含量的能阻滞中速中子的氢原子，且不产生γ射线二次效应。另外，因本发明为无机/有机复合材料，有较高的致密性，故有优异的耐老化性能，优良的抗渗水性和抗裂性，使题述复合材料具有刚柔复合，以解决在材料的中子辐射屏蔽功能和结构一体化难以兼具的难题。本发明采用在硅酸盐水泥、200～400目的石英粉、重晶石粉、褐铁矿粉或碳化硼等无机材料中加入高分子树脂乳液，一方面是加工成型方便，另一方面是使得复合材料具有核辐射屏蔽性能、力学性能、防水性能及施工性能，并具有抗裂、耐腐蚀和密度分布均匀性等优点，应用范围更加广泛。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

满足国家标准要求，具有良好的核辐射屏蔽性能、力学性能、防水性能及施工性能，并具有抗裂、耐腐蚀和密度分布均匀性等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

实施例1

一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比的组分组成：

按质量分数分别称取无机填料、稀土化合物以及外加剂，混合均匀，再加入非离子聚乙烯乳液，搅拌均匀。

实施例2

本实施例的复合材料由以下重量百分比含量的组分制得：

按质量分数分别称取无机填料、稀土化合物以及外加剂，混合均匀，再加入非离子聚碳酸酯乳液，搅拌均匀。得到所述防核辐射稀土高分子复合材料。

表1为实施例1制备的稀土防核辐射高分子复合材料与普通PE(无稀土)的中子射线屏蔽性能。

表1

实施例3

一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比的组分组成：

按质量分数分别称取无机填料、稀土化合物以及外加剂，混合均匀，再按照配比加入高密度聚乙烯的非离子乳液，搅拌均匀，施工，干燥，得到所述防核辐射稀土高分子复合材料。

实施例4

按质量分数分别称取无机填料、稀土化合物以及外加剂，混合均匀，再按照配比加入聚碳酸酯的非离子乳液，搅拌均匀，施工，干燥，得到所述防核辐射稀土高分子复合材料。

实施例5

一种防核辐射稀土复合材料，由以下重量百分比的组分组成：

按质量分数分别称取无机填料、稀土化合物以及外加剂，混合均匀，再按照配比加入聚丙烯的非离子乳液，搅拌均匀，施工，干燥，得到所述防核辐射稀土高分子复合材料。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于高分子树脂为聚苯乙烯。

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于高分子树脂为聚酯。

实施例8

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯。

实施例9

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯。

实施例10

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的外加剂的质量含量为2％，外加剂中的硅烷偶联剂、硬脂酸和增塑剂按质量比为1:10:1组成。

实施例11

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的外加剂的质量含量为2％，外加剂中的硅烷偶联剂、硬脂酸和增塑剂按质量比为5:1:10组成。

实施例12

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的稀土元素化合物为镧、钆和钐的碳酸盐。

实施例13

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的稀土元素化合物为钐、铕和镝的草酸盐。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

一种防核辐射稀土复合材料及其制备方法专利购买费用说明

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A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

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