專利名稱：：聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料輻射復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著科技的發(fā)展，各種輻射已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于許多領(lǐng)域，在對(duì)這些輻射使用的同時(shí)，人們也越來越關(guān)注輻射的防護(hù)問題。在對(duì)核電站和航空航天領(lǐng)域的輻射防護(hù)，不僅需要材料具有質(zhì)地輕、體積小和對(duì)中子、帶電粒子、X和Y射線的綜合防護(hù)性能，而且對(duì)材料的機(jī)械物理性能也有很高的要求。傳統(tǒng)的屏蔽材料一般選用混凝土、水泥、鉛板等物質(zhì)，后來逐步開發(fā)生產(chǎn)了一系列以鉛或鉛的化合物為填料的有機(jī)或無機(jī)材料，這些材料大多密度高，體積大，對(duì)高能射線防護(hù)性能差，難以滿足以上領(lǐng)域的防護(hù)需求?，F(xiàn)在市面上的環(huán)氧樹脂也具有優(yōu)良的材料力學(xué)性能和中子、Y射線耐受性能，是比較理想的輻射防護(hù)材料。但環(huán)氧樹脂固化后交聯(lián)密度高，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，有質(zhì)脆、耐疲勞性和耐濕熱性差等缺陷，很大程度地限制了其在核電和航天事業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種質(zhì)輕、均勻、力學(xué)性能和防護(hù)效果突出的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由丙烯酸鉛5080份、環(huán)氧樹脂80100份、偶聯(lián)劑510份和固化劑5070份組成，以重量份計(jì)；所述環(huán)氧樹脂為E型環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種混合；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑任意一種或多種混合；所述固化劑為650型聚酰胺固化劑或二乙烯三胺；所述E型環(huán)氧樹脂為E-51、E-44，E-20或E-42型環(huán)氧樹脂；所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑；制備本發(fā)明的復(fù)合材料的方法依次由以下步驟組成(a)將丙稀酸鉛加入硅烷偶聯(lián)劑中；(b)將該溶液攪拌均勻；(c)向該溶液中加入E型環(huán)氧樹脂；(d)攪拌至白色混合液；(e)對(duì)白色混合液進(jìn)行Y輻射，劑量為50100KGy，至白色混合液變成半透明凝膠；(f)將凝膠與固化劑混合均勻后澆注到模具中；(g)在干燥箱中固化，然后脫模成型。各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>結(jié)構(gòu)式(A)代表E-51型環(huán)氧樹脂，(B)代表丙稀酸鉛，(C)代表聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，式中m為1020，n為1020的整數(shù)。本發(fā)明的有益效果是，聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料這種復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性與純的環(huán)氧樹脂相比較有了很大的提高。復(fù)合材料的質(zhì)量吸收系數(shù)高于純鉛，是一種屏蔽性能十分突出的材料。復(fù)合材料密度低，具有良好的力學(xué)性能，可以代替笨重的鉛門。復(fù)合材料可以澆鑄成型，易于制成形狀復(fù)雜的防護(hù)材料，而且易于控制尺寸誤差，適合用于對(duì)形狀有特殊要求的防護(hù)領(lǐng)域。復(fù)合材料制備方法簡便，成本低廉，可以在較低溫度下合成，適用于工廠化生產(chǎn)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1為本發(fā)明材料結(jié)構(gòu)表證圖。從圖中可以看出Y輻照后凝膠為兩相聚合物共混體系，其分散形態(tài)呈明顯的海_島結(jié)構(gòu)。即聚丙烯酸鉛以分散相(島相)形式均勻的散布于環(huán)氧樹脂基體(海相)中，分散相粒徑約5nm。圖2本發(fā)明材料復(fù)合材料的拉伸圖，其中A為純環(huán)氧樹脂拉伸曲線，B為復(fù)合材料拉伸曲線。從圖可以看出復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度較純環(huán)氧樹脂有明顯的提高。斷裂伸長率也明顯增加，表明復(fù)合材料的抗拉能力比純環(huán)氧樹脂有明顯提高。圖3本發(fā)明材料三點(diǎn)彎曲曲線圖，其中A為純環(huán)氧樹脂彎曲曲線，B為復(fù)合材料彎o一o一o一o-4曲曲線，從圖中表格可知復(fù)合材料的彎曲最大壓力較純環(huán)氧樹脂均有明顯的提高，彎曲最大位移提高2倍以上，表明復(fù)合材料的抗彎能力比純的環(huán)氧樹脂有明顯提高。圖4為本發(fā)明材料和純環(huán)氧樹脂的斷面SEM圖。(a)和(b)分別是純環(huán)氧樹脂和復(fù)合材料拉伸斷面的SEM圖，(c)和(d)分別是純環(huán)氧樹脂和復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲斷面SEM圖。從斷面SEM可知純環(huán)氧樹脂拉伸和彎曲斷面都呈現(xiàn)典型的解理斷裂的特征，其中A為解理臺(tái)階，B為河流花樣，表明純環(huán)氧樹脂為脆性斷裂。而復(fù)合材料的斷面特征為準(zhǔn)解理斷裂，呈一定的韌性斷裂。從斷口形貌可以推測出，復(fù)合材料的韌性和強(qiáng)度較純環(huán)氧樹脂會(huì)有較大提高。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例1—種聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，由丙烯酸鉛50份、環(huán)氧樹脂80份、偶聯(lián)劑5份和固化劑40份通過Y輻射制備而成，重量份計(jì)；所述環(huán)氧樹脂為E型環(huán)氧樹脂；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；所述固化劑為650型聚酰胺固化劑或二乙烯三胺；所述環(huán)氧樹脂為E-51、E-44，E-20或E-42型環(huán)氧樹脂；所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑；丙烯酸鉛和硅烷偶聯(lián)劑攪拌均勻，加入環(huán)氧樹脂繼續(xù)攪拌至體系成白色乳液。將其進(jìn)行Y輻照，白色混合液變成半透明凝膠。對(duì)白色混合液進(jìn)行Y輻射，劑量為50KGy，至白色混合液變成半透明凝膠。將凝膠與固化劑混合均勻后澆注到模具中，在干燥箱中60°C固化，然后脫模成型。實(shí)施例25—種聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其組分、含量以及工藝參數(shù)見表1，其它同實(shí)施例1。表1實(shí)施例25中各組分、含量及工藝參數(shù)，含量以重量份計(jì)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于原始組分以重量份計(jì)，由丙烯酸鉛50～80份、環(huán)氧樹脂80～100份、偶聯(lián)劑5～10份和固化劑40～70份組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為E型環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑中的任意一種或多種混合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于所述固化劑為650型聚酰胺固化劑或二乙烯三胺。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為E-51、E-44，E-20或E-42型環(huán)氧樹脂。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑。7.制備權(quán)利要求1所述復(fù)合材料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟組成(a)將丙稀酸鉛與硅烷偶聯(lián)劑混合形成溶液；(b)將該溶液攪拌均勻；(C)向該溶液中加入E型環(huán)氧樹脂；(d)攪拌至混合液呈白色；(e)對(duì)白色混合液進(jìn)行Y輻射，劑量為50100KGy，至白色混合液變成半透明凝膠；(f)將凝膠與固化劑混合均勻后澆注到模具中；(g)在干燥箱中固化，然后脫模成型。全文摘要本發(fā)明是聚丙烯酸鉛基環(huán)氧樹脂輻射防護(hù)復(fù)合材料及制備方法。該復(fù)合材料是通過將丙烯酸鉛與硅烷偶聯(lián)劑攪拌，加入E型環(huán)氧樹脂后經(jīng)過γ輻射，再加固化劑干燥固化制成的。針對(duì)傳統(tǒng)輻射防護(hù)材料質(zhì)重、體積大、屏蔽效果差的問題，本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)表征和性能測試發(fā)現(xiàn)該防護(hù)材料質(zhì)輕、均勻、力學(xué)性能和防護(hù)效果突出。適用于醫(yī)院粒子加速器、XCT的防護(hù)門，可移動(dòng)式核電站的γ射線防護(hù)材料，航空航天領(lǐng)域的抗輻射的電子元器件封裝材料。文檔編號(hào)C08G59/16GK101693760SQ20091018487公開日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年10月16日優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日發(fā)明者張瑜,戴耀東,陳達(dá)申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué);