專利名稱：一種鎢—高分子聚合物復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料工程領(lǐng)域，具體涉及一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
核電廠的反應(yīng)堆是一個(gè)巨大的放射源，在核燃料裂變時(shí)會產(chǎn)生中子和Y輻射，裂變反應(yīng)產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物和活化反應(yīng)產(chǎn)生的活化產(chǎn)物衰變時(shí)也會產(chǎn)生a、0和Y輻射，因此，核電站設(shè)施具有很大的潛在危險(xiǎn)性，必須對其進(jìn)行輻射屏蔽，以避免各種可能事故的發(fā)生。同時(shí)，核廢料的處理也至關(guān)重要。通常所說的核廢料包括中低放射性核廢料和高放射性核廢料兩類，前者主要指核電站在發(fā)電過程中產(chǎn)生的具有放射性的廢液、廢物，占到了所有核廢料的99%，后者則是指從核電站反應(yīng)堆芯中換出來的燃燒后的核燃料，因?yàn)槠渚哂懈叨确派湫裕追Q為高放射廢料。在對以上核廢料進(jìn)行無害化處理時(shí)，也需要進(jìn)行必要的輻射屏蔽處理?，F(xiàn)有技術(shù)中射線屏蔽材料多為金屬鉛，其屏蔽效果好、成本低且易于加工，然而， 鉛本身有毒性，含鉛的廢氣、廢水、廢渣等污染大氣、水源和農(nóng)作物，可危及附近居民，因此以其它材料代替鉛應(yīng)用于核輻射屏蔽領(lǐng)域勢在必行。研究表明，一種物質(zhì)的防輻射能力與其原子序數(shù)及材料密度有關(guān)，原子序數(shù)越高、 材料密度越大，則屏蔽性能越好。鎢的原子序數(shù)為74，密度為19. 35g/cm3，具有良好的射線屏蔽性能，是用來做屏蔽材料的最佳之選，但鎢為高熔點(diǎn)難熔金屬，其成形加工困難，在應(yīng)用時(shí)易于受到形狀限制。現(xiàn)有技術(shù)中以聚合物為基體，以鎢粉為填料制備高密度鎢-聚合物復(fù)合材料來解決上述問題，專利US5001354以天然橡膠乳液及鎢粉為原料制備的外科手套具有防輻射性能。專利US7304105B2以不同粒徑的鎢粉填充彈性體而生產(chǎn)出一種防輻射復(fù)合材料，該材料具有良好的柔韌性及加工性能，但需要三種不同粒徑的鎢粉互相搭配來提高鎢的裝載量，制造工藝復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù)中所使用的鎢粉通常是通過球磨等傳統(tǒng)研磨技術(shù)制得的，這樣制得的鎢粉顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，形狀不規(guī)則，流動性和密實(shí)性較差，在復(fù)合材料中的裝載量較低，不易于在高分子基體中均勻分散，導(dǎo)致復(fù)合材料物理機(jī)械性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種物理機(jī)械性能好的鎢-高分子聚合物復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，包括以下重量份的組分高分子聚合物20 100
鎢粉950 1000
鎢纖維0 50
偶聯(lián)劑0.5 5
其他助劑0.5 I O。所述鎢纖維的直徑為10 30 ii m,長徑比為50 150。所述鎢粉為費(fèi)氏粒度0. 4 m 60 m的一種鎢粉或幾種鎢粉的混合。所述高分子聚合物為塑料、橡膠或熱塑性彈性體中的一種或幾種。所述塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。所述橡膠包括天然橡膠、氟橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠中的一種或幾種。所述熱塑性彈性體苯乙烯類熱塑性彈性體、烯烴類熱塑性彈性體、雙烯類熱塑性彈性體、氯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類彈性體、聚酯類彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體、 含氟類熱塑性彈性體、有機(jī)硅類熱塑性彈性體中的一種或幾種。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或稀土偶聯(lián)劑中的一種或幾種。所述其他助劑為增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯(lián)劑、硫化劑、硫化促進(jìn)劑中的一種或幾種。一種制備所述鎢-高分子聚合物復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(I)將鎢粉進(jìn)行氣流粉碎；(2)將經(jīng)氣流粉碎的鎢粉或該鎢粉及鎢纖維在摻雜鍋中不斷攪拌，并噴淋以乙醇稀釋的偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性；(3)將高分子聚合物、經(jīng)表面改性的鎢粉或該鎢粉與鎢纖維的混合物及其它助劑按照上述重量份混合、捏煉均勻制得喂料；(4)成形將喂料通過擠出機(jī)擠出成形，或通過注射機(jī)注射成形，或通過壓力成型機(jī)模壓成形；(5)后處理將所得制品進(jìn)行剪裁、去角。本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明的復(fù)合材料由以下重量配比的組分構(gòu)成高分子聚合物20 100、鎢粉 950 1000、鎢纖維0 50、偶聯(lián)劑0. 5 5及其他助劑0. 5 10，與現(xiàn)有技術(shù)相比，除了具有良好的柔韌性和加工性能以外，本發(fā)明的復(fù)合材料中由于鎢的含量很高因而具有很好的射線屏蔽性能，同時(shí)由于添加有鎢纖維使得本發(fā)明的復(fù)合材料具有很好的機(jī)械強(qiáng)度和物理性能。2、本發(fā)明的復(fù)合材料所用鎢粉通過氣流粉碎并經(jīng)表面改性制得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，氣流粉碎工藝簡單且效率高，大大降低了鎢粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，所得鎢粉形狀規(guī)則，流動性好，進(jìn)一步的，通過表面改性，使得鎢粉與高分子基體之間能夠更好的結(jié)合，使之易于在高 分子基體中均勻分散，裝載量高，用該鎢粉制得的本發(fā)明的復(fù)合材料具有良好的物理機(jī)械 性能。3、本發(fā)明的復(fù)合材料中添加有增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯(lián)劑、 硫化劑、硫化促進(jìn)劑中的一種或幾種，使其耐侯性、耐化學(xué)性及耐有機(jī)溶劑性提高，具有很 廣的應(yīng)用范圍，不僅可應(yīng)用于射線屏蔽領(lǐng)域，亦可應(yīng)用于隔振、配重、熱傳導(dǎo)、軍械彈藥等領(lǐng) 域。
具體實(shí)施例方式以下根據(jù)具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明和描述。實(shí)施例I高密度鎢-聚合物射線屏蔽復(fù)合材料配方為
權(quán)利要求
1.一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于包括以下重量份的組分高分子聚合物20 100鎢粉950 1000鎢纖維0 50偶聯(lián)劑0.5 5其他助劑0.5 I O。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述鎢纖維的直徑為10 30 μ m,長徑比為50 150。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述鎢粉為費(fèi)氏粒度O. 4 μ m 60 μ m的一種鎢粉或幾種鎢粉的混合物。
4.如權(quán)利要求I至3中任一權(quán)利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述高分子聚合物為塑料、橡膠或熱塑性彈性體中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述橡膠包括天然橡膠、氟橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述熱塑性彈性體包括苯乙烯類熱塑性彈性體、烯烴類熱塑性彈性體、雙烯類熱塑性彈性體、氯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類彈性體、聚酯類彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體、含氟類熱塑性彈性體、有機(jī)硅類熱塑性彈性體中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求I至3中任一權(quán)利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或稀土偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求I至3中任一權(quán)利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料，其特征在于所述其他助劑為增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯(lián)劑、硫化劑、硫化促進(jìn)劑中的一種或幾種。
10.一種制備權(quán)利要求I至3中任一權(quán)利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將鎢粉進(jìn)行氣流粉碎；(2)將經(jīng)氣流粉碎的鎢粉或該鎢粉及鎢纖維在摻雜鍋中不斷攪拌，并噴淋以乙醇稀釋的偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性；(3)將高分子聚合物、經(jīng)表面改性的鎢粉或該鎢粉與鎢纖維的混合物及其它助劑按照上述重量份混合、捏煉均勻制得喂料；(4)成形將喂料通過擠出機(jī)擠出成形，或通過注射機(jī)注射成形，或通過壓力成形機(jī)模壓成形；(5)后處理將所得制品進(jìn)行剪裁、去角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎢-高分子聚合物復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明由以下重量配比的組分構(gòu)成高分子聚合物20～100、鎢粉950～1000、鎢纖維0～50、偶聯(lián)劑0.5～5及其他助劑0.5～10，其中所用鎢粉通過氣流粉碎并經(jīng)表面改性制得。本發(fā)明中的鎢粉密實(shí)性和流動性好，裝載量高。本發(fā)明的復(fù)合材料具有良好的物理機(jī)械性能，且耐侯性、耐化學(xué)性及耐有機(jī)溶劑性好，不僅可應(yīng)用于射線屏蔽領(lǐng)域，亦可應(yīng)用于隔振、配重、熱傳導(dǎo)、軍械彈藥等領(lǐng)域。
文檔編號C08L83/04GK102585330SQ20121001610
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者于洋, 宋久鵬, 莊志剛, 楊福民, 賴亞洲, 趙國璋 申請人:廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司