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防电离辐射材料(技术办法6篇)

2020-08-18 12:04:01

  防电离辐射材料 1篇:

  一种防电离辐射材料

  第一、发明领域

  本发明涉及一种防电离辐射材料,尤其一种包括金属纳米粉体和各种成型材料的防电离辐射材料。

  第二、背景技术

  在一些工厂、实验室和医院等场所,存在着电离辐射。电离辐射包括α、β、γ射线和X射线。这些辐射对于人的健康危害极大。传统上采用铅作为屏蔽材料,例如铅板和铅衣。但现有技术的铅板和铅衣对于强辐射屏蔽效果欠佳。

  第三、发明内容

  本发明的目的是提供一种高效防电离辐射材料,该材料可以用于α、β、γ射线和X射线的防护,该材料包括:

  1-80重量份的纳米粉体;

  20-99重量份的成型材料;和

  0-30重量份的其它材料。

  本发明的防护材料优选包括:

  10-70重量份的纳米粉体;和

  30-90重量份的成型材料。

  其中所述纳米粉体包括纳米级铅,纳米级钨,纳米级铋,纳米级锆,纳米级二氧化钛,纳米级氧化铅等,优先选自纳米级铅、钨、铋、锆中的一种或多种的混合物,其中纳米级铅和纳米级氧化铅一般是更优选的。纳米粉体粒径一般在1-500nm的范围内。

  纳米级粉体材料的含量随对防护的要求来变化。在对防护的要求较高的情况下,其含量较高,在对防护要求较低的情况下,其含量较低。

  成型材料包括橡胶,塑料,木材,玻璃,碳纤维等。

  橡胶例如可以包括丁基橡胶,硅酮橡胶。

  塑料例如可以包括聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂等。

  其它材料例如包括硅酸盐、石棉粉、碳酸钙、金属氧化物,如氧化铅、氧化锌等。

  本发明的纳米粉体材料可以通过物理法来制备。例如中国专利申请94117416.6公开了直流电弧等离子体制备超细粉末装置。该装置包括直流电弧等离子体电极,坩埚,坩埚升降系统,冷却收集筒,刮板马达传动系统,不锈钢反应器,收集装置,真空接口和气体进口。专利申请02100122.7公开了直流电弧等离子体制备微米和纳米级粉体材料的装置和方法。该装置包括直流电弧等离子体发生器(1),反应器(2),球化汽化炉(3),其上端环形分布的多个超声速冷却喷管(15)的气冷水冷骤冷器(4),集料锥(5),以及在集料锥以下的旋风分离器和布袋集尘器。

  上述专利申请在这里全文引入供参照。

  本发明的纳米级粉体可以利用等离子体发生器,在惰性气体的保护下来制备。

  本发明的材料可以通过混合,再成型来制成各种形状产品如板材、防护衣。例如,一种制备方法包括将塑料熔化,加入纳米材料,混合均匀,再冷却固化。

  实施例

  以下结合实施例来进一步阐述本发明。应该理解的是,这些实施例仅用于说明,不构成对本发明的范围的任何限制。本技术领域的技术人员清楚,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以做出一些变化和修改,这些变化和修改均包涵在本发明的范畴内。

  实施例1

  将10重量份纳米铅、5重量份纳米铋和85重量份橡胶混合,再固化。样品送卫生部射线防护器质量监测中心进行检测,监测依据:X射线防护材料屏蔽性能及检验方法(GB 16363-1996)。

  仪器:菲力普MG 324/164高稳定度X射线机DCI-8500,TK30二级计量标准剂量仪。

  用标准铅吸收片测量,得到铅对120kV、2.5mm Al的X射线的吸收曲线。用同样的条件对样品进行测量,根据测量的数据从吸收曲线查出其相对应的铅当量。

  项目标称值实测值铅当量0.330.46mm Pb

  表明本发明的防护材料可用于X射线屏蔽防护。

  实施例2

  将10重量份纳米氧化铅、10重量份纳米锆和80重量份橡胶混合,再固化。样品送卫生部射线防护器质量监测中心进行检测,监测依据:X射线防护材料屏蔽性能及检验方法(GB 16363-1996)。

  仪器:菲力普MG 324/164高稳定度X射线机DCI-8500,TK30二级计量标准剂量仪。

  用标准铅吸收片测量,得到铅对120kV、2.5mm Al的X射线的吸收曲线。用同样的条件对样品进行测量,根据测量的数据从吸收曲线查出其相对应的铅当量。

  项目标称值实测值铅当量0.330.43mm Pb

  表明本发明的防护材料可用于X射线屏蔽防护。

  防电离辐射材料 2篇:

  一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法

  第一、技术领域

  本发明涉及功能性复合材料技术领域,尤其涉及一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。

  第二、背景技术

  核技术(nuclear technique)是指以核性质、核反应、核效应和核谱学为基础,以反应堆、加速器、辐射源和核辐射探测器为工具的现代高新技术。具有高的灵敏度、特异性、选择性、抗干扰性、穿透性等特点。随着科学技术的发展,核技术越来越受到关注,目前已被广泛应用于能源、医学、国防、农业、航空航天等各个领域。

  然而,核技术在应用中存在的最大的问题为电离辐射。电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称,包括来自于天然和人工的放射性辐射,如X射线、γ射线、中子辐射等。与电磁波、紫外线等非电离辐射相比,电离辐射对人体、其他生物体、仪器设备、材料等的危害程度更大,防护难度更高。

  在电离辐射环境下服役的材料分别需要具备两方面的性能,一方面是抗辐射性能,要求材料能够耐受大剂量高强度的X射线、γ射线、中子、质子、电子等高能电离辐射的照射,而保持其良好的物理、化学及力学性能,如作为核设施及其放射废物处理装置的结构材料;另一方面要求材料具有一定的电离辐射屏蔽性能,能够吸收并减弱射线及粒子流,起到辐射防护的效果,减少辐射对人体、仪器设备的危害。

  传统的防电离射线屏蔽材料一般选用铅、不锈钢、钨等金属材料,及以铅、钨或含铅、钨、钡、硼化合物为功能填料的复合材料,如铅玻璃、铅橡胶、铅硼聚乙烯等,或混凝土、陶瓷材料等。这些材料虽然具有很好的辐射屏蔽性能,但是往往在力学性能方面却存在明显缺陷,如铅高密度、毒性及其力学性能较低限制了其应用,往往需增加外层保护装置,增加了系统的重量和成本;以铅或含铅化合物为功能填料的铅玻璃、铅硼聚乙烯等力学性能低,难以满足结构材料的要求。

  第三、发明内容

  本发明的目的在于提供一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法,本发明提供的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  本发明提供了一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料,包含重金属体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述重金属体系包含以下质量份的组分:

  重金属及其化合物90~110份;

  溶剂15~100份;

  所述重金属体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);

  所述重金属体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。

  优选的,所述玄武岩纤维包括玄武岩纤维丝束和/或玄武岩纤维织物;

  所述玄武岩纤维织物为玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布和玄武岩纤维缎纹布中的一种或几种。

  优选的,所述重金属及其化合物为钨、碳化钨、铅和含铅化合物中一种或几种。

  优选的,所述含铅化合物为氧化铅、硫化铅、醋酸铅、草酸铅、硬脂酸铅中一种或几种。

  优选的,所述重金属及其化合物包含粒径为微米级、亚微米级和纳米级重金属及其化合物中的一种、两种或三种;

  所述微米级为1~20μm;

  所述亚微米级为500~700nm;

  所述纳米级为20~100nm。

  优选的,所述树脂基体包含环氧树脂和固化剂;

  所述环氧树脂为主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂、主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂和主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种;

  所述固化剂为多元脂肪胺类、多元芳香胺类、酸酐类、离子型类和双氰胺类固化剂中的一种或几种。

  优选的,所述的偶联剂包含硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂;

  所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、配位型和螫合型中的一种或几种。

  本发明还提供了一种上述技术方案所述防电离辐射复合材料的制备方法,包括以下步骤:

  1)将重金属及其化合物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性重金属及其化合物;将所述改性重金属及其化合物与树脂基体混合,得到改性树脂;

  或者,将树脂基体和偶联剂进行活化反应,得到活化树脂;将所述重金属及其化合物、溶剂与所述活化树脂混合,得到改性树脂;

  2)将玄武岩纤维预浸所述步骤1)得到的改性树脂,固化成型后,得到防电离辐射复合材料。

  优选的,所述活化反应的温度为10~40℃;

  所述活化反应的时间为10~20分钟。

  优选的,所述混合的温度为30~100℃。

  本发明提供了一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料,包含重金属体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述重金属体系包含以下质量份的组分:重金属及其化合物90~110份;溶剂15~100份;所述重金属体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);所述重金属体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能。对于高密度的钨、铅等重金属及其化合物,由于钨、铅原子周围具有很高的电子云密度,这种高电子云密度能够有效的增加射线与电子发生碰撞的概率,进而提高发生康普顿散射的概率。因此,钨、铅等元素对能量较高的电离辐射具有很好的减弱和屏蔽作用,通过添加重金属钨、铅及其化合物填料,能够有效的降低高能射线的能量,使其转变为低能辐射,进而被玄武岩纤维所吸收。此外,玄武岩纤维和树脂基体相互配合,使得本申请所述复合材料具有优异的力学性能。本发明使重金属及其化合物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  第四、附图说明

  图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。

  第五、具体实施方式

  本发明提供了一种防电离辐射的纤维增强树脂基复合材料,包含重金属体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述重金属体系包含以下质量份的组分:

  重金属及其化合物90~110份;

  溶剂15~100份;

  所述重金属体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);

  所述重金属体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括玄武岩纤维,所述玄武岩纤维优选包括玄武岩纤维丝束和/或玄武岩纤维织物。在本发明中,所述玄武岩纤维织物优选为玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布和玄武岩纤维缎纹布中的一种或几种,具体的可以为一种、两种、三种或四种。

  本发明对所述玄武岩纤维的添加量没有特殊要求,所述玄武岩纤维的添加量优选能够满足所述改性重金属及其化合物、树脂基体和玄武岩纤维三者的混合物中环氧树脂的含量优选为25~35wt%即可,更优选为28~32%。在本发明中,所述玄武岩纤维在复合材料中的体积分数优选为40~65%,更优选为45~60%,最优选为50~55%。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括重金属体系,所述重金属体系包括以下质量份的组分:

  重金属及其化合物90~110份;

  溶剂15~100份。

  在本发明中,所述重金属体系包括90~110份的重金属及其化合物,优选为92~105份,更优选为95~110份。在本发明中,所述重金属及其化合物优选为钨、碳化钨、铅和含铅化合物中一种或几种,具体的可以为一种、两种、三种或四种。在本发明中,所述含铅化合物优选为氧化铅、硫化铅、醋酸铅、草酸铅、硬脂酸铅中一种或几种,具体的可以为一种、两种、三种、四种或五种。

  在本发明中,所述重金属及其化合物优选包含粒径为微米级、亚微米级和纳米级重金属及其化合物中的一种、两种或三种。在本发明中,所述微米级优选为1~20μm,更优选为5~15μm,最优选为8~12μm;所述亚微米级优选为500~700nm,更优选为550~650nm,最优选为580~620nm;所述纳米级优选为20~100nm,更优选为30~90nm,最优选为40~80nm。

  在本发明中,所述重金属体系包括15~100份的溶剂,优选为25~90份,更优选为35~80份。在本发明中,所述溶剂优选为水、乙醇和丙酮中的一种或几种。在本发明中,所述水优选为去离子水。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括偶联剂。在本发明中,所述的偶联剂优选为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。在本发明中,所述硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)甲氧基硅烷(KH570)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792、DL602)和乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)中的一种或几种;所述钛酸酯偶联剂优选为单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯(KR-TTS)、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯(KR-38S)、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯(KR-41B)和多活性基团的螯合型磷酸酯钛偶联剂(KR-238S)中的一种或几种。在本发明中,所述重金属体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5),优选为(115~200):(2~4),更优选为(140~180):3。

  本发明提供的防电离辐射复合材料还包含树脂基体。在本发明中,所述树脂基体优选包含环氧树脂和固化剂。在本发明中,所述环氧树脂优选为主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂、主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂和主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种。在本发明中,所述主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂优选为双酚A二缩水甘油酯产品E51、E44和E20中的一种、两种或三种;所述主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂优选为苯二甲酸缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸缩水甘油酯和六氢邻苯二甲酸缩水甘油酯中的一种、两种或三种;所述主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂优选为4,4’-二氨基二苯甲烷环氧树脂(AG80)和/或对氨基苯酚环氧树脂(AFG90)。

  在本发明中,所述固化剂优选为多元脂肪胺类、多元芳香胺类、酸酐类、离子型类和双氰胺类固化剂中的一种或几种,更优选为4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)、4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)、甲基纳迪克酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、乙二胺和双氰胺中的一种或几种。

  本发明对所述树脂基体的制备方法没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的树脂基体的制备方法进行制备即可。在本发明中,当所述固化剂为液体时,直接将固化剂和环氧树脂进行混合即可;当所述固化剂为固体时,本发明优选的先将固化剂用丙酮溶解,然后再将溶解后的固化剂与环氧树脂进行混合。本发明对所述丙酮的用量没有特殊要求,能够将固化剂溶解即可。

  在本发明中,所述环氧树脂与固化剂的质量份数之比优选为100:(5~80),更优选为100:(5~15),最优选为100:(50~80)。

  在本发明中,所述改性重金属及其化合物和树脂基体的质量比为1:(5~10),具体的可以为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9和1:10。

  本发明对所述树脂基体、玄武岩纤维、重金属及其化合物、溶剂和偶联剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员所熟知来源的上述物质即可,具体的可以为上述物质的市售产品。

  本发明还提供了一种上述技术方案所述防电离辐射复合材料的制备方法,包括以下步骤:

  1)将重金属及其化合物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性重金属及其化合物;将所述改性重金属及其化合物与树脂基体混合,得到改性树脂;

  或者,将树脂基体和偶联剂进行活化反应,得到活化树脂;将所述重金属及其化合物、溶剂与所述活化树脂混合,得到改性树脂;

  2)将玄武岩纤维预浸所述步骤1)得到的改性树脂,固化成型后,得到防电离辐射复合材料。

  本发明的一种方案为将重金属及其化合物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性重金属及其化合物。在本发明中,所述活化反应的温度优选为10~40℃,更优选为15~35℃,最优选为20~30℃;所述活化反应的时间优选为10~20分钟,更优选为12~18分钟,最优选为14~16分钟。

  本发明对所述活化反应的加热方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的加热方式进行加热即可。本发明优选在搅拌的条件下进行所述活化反应,以使得热量分布的更充分。本发明对所述搅拌的速率没有特殊要求,能够使得反应体系的物料和热量分布均匀即可。

  得到所述改性重金属及其化合物之后,本发明将所述改性重金属及其化合物与树脂基体混合,得到改性树脂。本发明优选的将所述改性重金属及其化合物与树脂基体在搅拌条件下进行混合,得到改性树脂。本发明对所述搅拌的速率没有特殊要求,能够使得改性重金属及其化合物与树脂基体分布均匀即可。在本发明中,所述混合的温度优选为30~100℃,更优选为40~90℃,最优选为50~80℃。

  本发明的另一种方案为将所述树脂基体和偶联剂进行活化反应,得到活化树脂;将所述重金属及其化合物、溶剂与活化树脂混合,得到改性树脂。本发明对所述活化和混合的技术要求与上一种方案相同,在此不再进行阐述。

  得到所述改性树脂之后,本发明将玄武岩纤维预浸改性树脂,固化成型后即得到防电离辐射复合材料。

  在本发明中,玄武岩纤维预浸改性树脂得到预浸料或者预浸带。在本发明中,所述预浸料或者预浸带中环氧树脂的含量优选为25~35wt%,更优选为28~32%。在本发明中,所述预浸料或者预浸带的面密度优选为250~350g/m2,更优选为270~330g/m2,最优选为280~320g/m2。

  本发明对所述预浸料或者预浸带的制备方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的湿法预浸机的制备方法进行制备即可。本发明优选的用湿法预浸机或热熔预浸机制备热熔预浸机。

  本发明对所述固化成型的具体实施方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的复合材料的固化成型技术进行操作即可。在本发明中,采用不同的热压技术能够得到不同结构或类型的复合材料。例如可以采用预浸料-热压罐工艺或模压工艺制备复合材料板材;采用缠绕、拉挤成型等工艺制备复合材料罐体、管材;采用真空灌注、树脂传递模塑工艺等液体成型方法制备复杂形状的反应槽、反应容器。

  本发明对所述固化成型的工艺条件没有特殊限制,采用本领域技术人员所熟知的各种固化成型的工艺条件即可。在本发明中,所述固化成型的程序优选为:从室温(15~35℃)第一次升温至120~140℃,120~140℃下进行第一保温1~3h;然后第二次升温到170~190℃,170~190℃条件下进行第二保温2~4h;最后冷却降温到50~70℃。

  在本发明中,所述室温为15~35℃,优选为20~30℃,更优选为25℃。本发明第一次升温至120~140℃,优选为125~135℃,更优选为130℃。在本发明中,所述第一保温的时间具体的可以为保温1h、2h或3h。本发第二次升温到170~190℃,优选为175~185℃,更优选为180℃。本发明在170~190℃条件下进行第二保温2~4h,具体的可以为保温2h、3h或4h。本发明最后冷却降温到50~70℃,优选为55~65℃,更优选为60℃。

  在本发明中,所述第一次升温的升温速率优选为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min;所述第二次升温的升温速率优选为为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min;所述冷却的冷却速率优选为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min。

  在本发明中,所述第一保温时优选施加0.1~0.5MPa外压,具体的可以为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa或0.5MPa;所述第二保温时优选施加0.5~0.7MPa外压,具体的可以为0.5MPa、0.6MPa或0.7MPa;整个固化过程全程抽真空,真空压力为-0.3~-0.1MPa,具体的可以为-0.3MPa、-0.2MPa或-0.1MPa。

  在本发明中,所述预浸料-热压罐工艺所用工装如图1所示,图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。在本发明中,所述预浸料-热压罐过程工装由模具、真空袋和真空泵三部分组成;所述真空泵用于对所述真空袋抽真空;所述真空袋内部包含复合材料、四氟布、吸胶层、五孔隔离膜和透气毡,所述复合材料、四氟布、吸胶层、五孔隔离膜和透气毡分布方式详见图1。

  本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能。对于高密度的钨、铅等重金属及其化合物,由于钨、铅原子周围具有很高的电子云密度,这种高电子云密度能够有效的增加射线与电子发生碰撞的概率,进而提高发生康普顿散射的概率。因此,钨、铅等元素对能量较高的电离辐射具有很好的减弱和屏蔽作用,通过添加重金属钨、铅及其化合物填料,能够有效的降低高能射线的能量,使其转变为低能辐射,进而被玄武岩纤维所吸收。本发明使重金属及其化合物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  下面结合实施例对本发明提供的防电离辐射复合材料及其制备方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

  在下述实施例中,原料均为市售商品。

  实施例1

  按照配制100重量份的AG80树脂称取58重量份的DDS固化剂,加入30重量份丙酮先将DDS溶解,将溶解DDS后的丙酮溶液与AG80树脂混合搅拌,直到溶液均匀澄清,得到树脂基体。

  以重量份计,称取16份微米级钨粉(粒径1μm)、15份的丙酮和5份KH560偶联剂,将所述KH560偶联剂溶解于丙酮中,然后加入到所述钨粉中,在温度为10℃的条件下搅拌均匀,并恒温活化10分钟,制得表面改性钨粉。将表面改性钨粉与树脂基体混合,用密度计将溶液密度调节至1.09g/cm3。

  采用湿法预浸机制备单向玄武岩纤维/AG80树脂/改性钨粉预浸料,预浸料树脂含量是28wt%,面密度是360g/m2。

  将所制备的预浸料放在20~30℃室温下晾置以挥发并去除预浸料树脂中所包含的丙酮溶剂,并控制相对湿度在50%以下,晾置时间为12h;按照复合材料制件要求对预浸料以单向铺层方式铺层。采用预浸料-热压罐工艺制备单向纤维复合材料板材,工艺工装如图1所示,图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。

  所述预浸料-热压罐工艺的具体工艺参数如下:

  固化温度制度为:从室温(25℃)升温至130℃,升温速率为2℃/min,130℃保温1h,然后升温到180℃,升温速率为2℃/min,180℃条件下保温3h,冷却降温到60℃,冷却速率为2℃/min。

  压力制度为:固化温度升到130℃时,施加0.1MPa外压;固化温度升到180℃时,施加0.6MPa外压;整个固化过程全程抽真空,真空压力为-0.1MPa。

  本发明对本实施例得到的复合材料进行了性能检测,检测结果表示:得到的单向纤维复合材料板材的纤维体积分数为63%,拉伸强度为1360MPa,拉伸模量为57GPa,弯曲强度为1930MPa,弯曲强度为55GPa,层间剪切强度为87MPa;本发明还用动态力学测试法测试得到的单向纤维复合材料板材的玻璃化转变温度为260℃,说明本实施例得到的单向纤维复合材料板材具有很好的力学性能和耐热性能。

  实验测得采用本实施例制得的单向纤维复合材料板材对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.73cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为5.8cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为6.8cm,证明得到的单向纤维复合材料板材对射线的吸收能力很强。

  所述单向纤维复合材料板材经受2MGy 60Coγ射线辐照后,玻璃化转变温度下降5.7%,拉伸性能提高2%,拉伸模量提高2%,弯曲强度下降2%,弯曲模量下降3.7%,层间剪切强度提高5%。说明所述单向纤维复合材料板材经受辐照后,没有明显地性能衰减,能够经受大剂量的γ射线辐照。

  实施例2

  以重量份计,称取100份亚微米级碳化钨粉体(平均粒径600nm)、30份乙醇,3份去离子水和5份KH550偶联剂。将所述KH550偶联剂溶解于30份乙醇和3份去离子水配制的混合溶剂中,然后加入所述碳化钨粉体,在温度为40℃条件下搅拌均匀,并恒温活化12分钟,制得KH550表面改性碳化钨粉体。

  称量100重量份的AG80环氧树脂,58重量份的DDS固化剂,16重量份的表面改性碳化钨粉体,采用行星式搅拌器搅拌,搅拌温度为90℃,搅拌时间为30min,制得AG80/碳化钨粉体树脂。

  采用热熔预浸机,将玄武岩纤维预浸AG80/碳化钨粉体树脂,制备玄武岩纤维/AG80/碳化钨粉体预浸带,其树脂含量是32wt%。预浸过程中,树脂加热温度为80℃。得到玄武岩纤维/AG80/碳化钨粉体预浸带之后,采用缠绕成型的方式制备防辐射复合材料罐体。

  实验测得本实例制得的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.4cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为4.51cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为5.12cm。所制得钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体爆破压力下,最大环向拉应力810MPa。复合材料层玻璃化转变温度250℃。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能、力学性能和耐热性能。

  实施例3

  以重量份计,称取100份微米级铅粉体(平均粒径3~6μm)、100重量份去离子水和1.5重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入所述微米级铅粉体,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化15分钟。将La2O3/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性铅粉体。

  称量100重量份的AG80环氧树脂,58重量份的DDS固化剂,5重量份的制得钛酸酯表面改性铅粉体,采用行星式搅拌器搅拌,搅拌温度为90℃,搅拌时间为30min,制得AG80/铅粉体树脂。采用热熔预浸机,将玄武岩纤维平纹织物预浸AG80/La2O3树脂,制备玄武岩纤维/AG80/铅粉体平纹预浸料,其树脂含量是35wt%,面密度为310g/cm2。预浸过程中,树脂加热温度为80℃。得到玄武岩纤维/AG80/铅粉体平纹预浸料之后,制备得到抗辐射玄武岩纤维/铅粉体复合材料板材。

  实验测得本实例制得的玄武岩纤维/铅粉体复合材料对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.85cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为6.48cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为6.42cm。此单向纤维复合材料板材拉伸强度达到1.3GPa,玻璃化转变温度256℃。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能、力学性能和耐热性能。

  实施例4

  以重量份计,称取50重量份纳米级醋酸铅(平均粒径100nm)、50重量份纳米级氧化铅(平均粒径100nm)、100重量份去离子水和1.5重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入所述纳米级醋酸铅和纳米级氧化铅,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化20分钟。将混合重金属化合物/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性混合重金属化合物。

  称量100份E51环氧树脂,40重量份的甲基六氢苯酐,28重量份钛酸酯表面改性混合重金属化合物。将上述各组分混合并在常温下搅拌均匀,得到改性树脂。将得到的改性树脂和玄武岩纤维,按照真空灌注成型工艺要求制得不锈钢/稀土改性玄武岩纤维复合材料复合反应槽。

  实验测得本实例制得的复合反应槽对0.5-1keV射线有很强吸收作用,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为5.4cm。可用作放射废水处理的离子交换容器等。此容器壁的冲击韧性可达3.0kJ/m2。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能和力学性能。

  实施例5

  以重量份计,称取100重量份醋酸铅(平均粒径7~10μm)、1.5重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入上述醋酸铅,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化18分钟。将醋酸铅/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性醋酸铅。

  称量100份E51环氧树脂,40重量份的邻苯二甲酸酐,28重量份钛酸酯表面改性重金属及其化合物。将各组分混合并在常温下搅拌均匀,得到改性树脂。将得到的改性树脂和玄武岩纤维,采用在线编织拉挤成型工艺,制备复合材料管材。

  此种复合材料管材可用于传输具有放射性的高压蒸汽,具有耐高压、耐腐蚀、辐射屏蔽的综合性能。此复合材料管材能够最大耐受20MPa内压,此时最大环向应力为480MPa。90天60℃盐水浸泡腐蚀条件下,拉伸性能衰减3%。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的力学性能。

  根据以上实施例能够知道,本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能。对于高密度的钨、铅等重金属及其化合物,由于钨、铅原子周围具有很高的电子云密度,这种高电子云密度能够有效的增加射线与电子发生碰撞的概率,进而提高发生康普顿散射的概率。因此,钨、铅等元素对能量较高的电离辐射具有很好的减弱和屏蔽作用,通过添加重金属钨、铅及其化合物填料,能够有效的降低高能射线的能量,使其转变为低能辐射,进而被玄武岩纤维所吸收。。本发明使重金属及其化合物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

  防电离辐射材料 3篇:

  一种防电离辐射磁铁眼镜夹片

  第一、技术领域

  本实用新型涉及一种镜片,特别涉及一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,属于眼镜外设技术领域。

  第二、背景技术

  电离辐射是由直接或间接电离粒子或二者混合组成的辐射;能使受作用物质发生电离现象的辐射,即波长小于100nm的电磁辐射;电离辐射的特点是波长短、频率高、能量高的射线;电离辐射可以从原子、分子或其他束缚状态放出一个或几个电子的过程;电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称,其种类很多,高速带电粒子有α粒子、β粒子和质子,不带电粒子有中子以及X射线和γ射线;电离辐射能引起细胞化学平衡的改变,某些改变会引起癌变;因此在X、r射线诊断室、DSA放射影像、CT、介入放疗设备、ECT和钴60防护室通常会通过一些防护措施进行防电离辐射,其最通用的做法是采用铅玻璃进行防电离辐射,现有技术中还没有对处于电离辐射区操作者眼睛的防护组件。

  第三、发明内容

  (一)要解决的技术问题

  为解决上述问题,本实用新型提出了一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,能够直接和现有的眼镜组装,且能够很好地防电离作用。

  (二)技术方案

  本实用新型的一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,包括架体,及设置于架体两侧的镜脚,及设置于架体中部的上的镜片,还包括外镜架,及嵌于外镜架两侧的铁片,及设置于外镜架中部的防电离辐射镜片;及设置于架体后侧,且设置于镜片和镜脚之间的套筒,及嵌于套筒内侧的磁铁;所述磁铁与铁片吸合安装。

  作为优选的实施方案,所述铁片为柱形铁片。

  作为优选的实施方案,所述架体于镜片外围一体制成有镜片安装框;所述套筒厚度不大于镜片安装框厚度。

  进一步地,所述防电离辐射镜片由铅玻璃制成。

  有益效果

  与现有技术相比,本实用新型的一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,通过磁铁与铁片配合,能够将外镜框和架体组装,通过防电离辐射镜片能够很好地防电离作用,对眼睛起到一定的保护作用,防电离辐射镜片安装和取下均非常简单方便。

  第四、附图说明

  图1是本实用新型的整体结构示意图。

  第五、具体实施方式

  如图1所示,本实用新型一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,包括架体1,及设置于架体两侧的镜脚2,及设置于架体中部的上的镜片3,还包括外镜架4,及嵌于外镜架两侧的铁片5,及设置于外镜架中部的防电离辐射镜片6;及设置于架体1后侧,且设置于镜片3和镜脚2之间的套筒7,及嵌于套筒7内侧的磁铁8;所述磁铁8与铁片5吸合安装。

  所述铁片5为柱形铁片。

  所述架体1于镜片外围一体制成有镜片安装框9;所述套筒7厚度不大于镜片安装框9厚度。

  所述防电离辐射镜片6由铅玻璃制成。

  本实用新型的一种防电离辐射磁铁眼镜夹片,通过磁铁与铁片配合,能够将外镜框和架体组装,通过防电离辐射镜片能够很好地防电离作用,对眼睛起到一定的保护作用,防电离辐射镜片安装和取下均非常简单方便。

  上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下,本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入到本实用新型的保护范围,本实用新型请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。

  防电离辐射材料 4篇:

  防电离辐射容器及其制备方法

  第一、技术领域

  本发明涉及核电领域,特别是涉及一种防电离辐射容器及其制备方法。

  第二、背景技术

  近年来,随着核电行业发展,核电站放射性废物的安全处置已成为公众极为关注的问题。实现放射性废物减量化处理、放射性流出物的深度净化以及安全处置将带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。对于核电站,放射性废水在放射性废物中所占比例很大,而采用吸附柱、膜技术等方法进行的放射性废水处理,通常需要在压力容器中进行,该类压力容器除了必须满足压力容器的通用性要求以外,还应达到很高的辐射屏蔽要求以保护操作人员安全和周边仪器设备的正常运行。对于可移动式放射性废水处理装置而言,更需要装置具有重量体积小、安装及使用简单、良好的可移动性和易维护性等特点。

  核电技术产生的γ射线、中子辐射等均属于能量较高的电离辐射。目前,具有电离辐射屏蔽功能的传统压力容器以金属(如:不锈钢等)、重金属(如:铅等)、混凝土材料为主。传统防电离辐射材料具有诸多缺点:金属、重金属、混凝土均具有密度高、质量大的特点,移动性差;对于强腐蚀性废液和沿海工作环境,金属材料易被腐蚀,导致性能降低、寿命缩短;生产制造过程能耗高、制造周期长等。这已不能满足现代核设备、核设施对容器的质量轻、体积小、环境友好、多功能等要求。因此,设计具有防电离辐射功能、轻质、高强、耐腐蚀的压力容器具有重要意义和现实需求。

  第三、发明内容

  基于此,有必要提供一种轻质、高强、耐腐蚀的防电离辐射容器及其制备方法。

  一种防电离辐射容器,所述防电离辐射容器包括端盖和容器本体,所述端盖用于密封所述容器本体,所述容器本体包括内衬层和缠绕在所述内衬层的外表面的纤维和金属丝复合层,所述纤维和所述金属丝上负载有树脂体系,所述纤维和所述金属丝将所述内衬层的外表面覆盖。

  在其中一个实施例中,所述树脂体系包括树脂和屏蔽填料。

  在其中一个实施例中,所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的一种或多种,所述金属丝包括钨丝和铅丝中的一种或多种,所述树脂体系中的树脂包括环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯中的一种或多种。

  在其中一个实施例中,所述纤维和所述金属丝复合层为分层交替缠绕结构,包括将所述纤维和所述金属丝单独在所述内衬层的外表面缠绕形成的纤维层和金属丝层。

  在其中一个实施例中,所述纤维和所述金属丝复合层为将所述纤维和所述金属丝捻合形成的合股线在所述内衬层的外表面进行缠绕而形成的并股缠绕结构,每根合股线包括一根或多根纤维以及一根或多根金属丝。

  在其中一个实施例中,所述复合层为多层结构,所述纤维和所述金属丝的张力由内层到外层逐渐递减。

  在其中一个实施例中,所述屏蔽填料包括稀土氧化物、重金属及重金属化合物中的一种或多种。

  在其中一个实施例中,所述稀土氧化物中的稀土元素选自锕系和镧系元素中的至少一种,所述重金属和/或所述重金属化合物中的金属包含钨和铅中的一种或多种。

  在其中一个实施例中,所述金属丝的直径为0.1mm~1.0mm,所述纤维的直径为5μm~15μm。

  在其中一个实施例中,所述内衬层的材料包括纤维树脂复合材料或者金属,所述端盖的材料包括所述纤维树脂复合材料,所述纤维树脂复合材料包括树脂体系和纤维。

  一种所述的防电离辐射容器的制备方法,包括:

  提供所述树脂体系的溶液和所述内衬层;

  将所述树脂体系的溶液负载在所述纤维和所述金属丝上;

  将所述负载有所述树脂体系溶液的所述纤维和所述金属丝缠绕在所述内衬层的外表面,形成预成型容器本体;

  对所述预成型容器本体进行固化处理形成所述容器本体;以及

  将所述容器本体和端盖进行组装。

  在其中一个实施例中,所述负载的步骤包括将对处于所述纤维和所述金属丝周围的所述树脂体系的溶液进行超声处理,使所述树脂体系的溶液浸润所述纤维和所述金属丝。

  在其中一个实施例中,所述缠绕的步骤包括:

  将所述负载有所述树脂体系的溶液的所述纤维在经过张力辊后于绕丝嘴处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层上;以及

  将所述负载有所述树脂体系的溶液的所述金属丝在经过张力辊后于绕丝嘴处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层上。

  在其中一个实施例中,所述缠绕的步骤包括:

  将负载有所述树脂体系的溶液的所述纤维和所述金属丝经过张力辊后于绕丝嘴处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层上。

  本发明在所述内衬层的外表面缠绕所述纤维和所述金属丝从而起到屏蔽作用,避免所述容器内部的放射性废水对所述容器外部的电离辐射作用。所述纤维和所述金属丝的缠绕结构从功能角度而言,能够屏蔽X射线、γ射线等电离辐射,从材料角度而言具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀的优点,实现防电离辐射容器的轻量化、小型化、便易于移动和防腐蚀性能;从制备角度而言具有工艺灵活、易于自动化制造和整体成型、耗能低的优点,从结构设计角度而言复合材料结构具有可设计性强、易于实现结构和功能一体化的优势,所述缠绕结构使得所述纤维和所述金属丝与所述内衬层的结合结构更牢固,能够耐受高压的冲击,能够适应容器内部的高压环境,使得所述容器可以作为压力容器使用。

  第四、附图说明

  图1为本发明一实施例的防电离辐射容器的主视结构示意图;

  图2为本发明一实施例的容器本体的结构示意图;

  图3为本发明一实施例的防电离辐射容器的俯视结构示意图;

  图4A为本发明一实施例中空半球状结构的下端盖的结构示意图;

  图4B为本发明另一实施例平板结构的下端盖的结构示意图;

  图5A为本发明一实施例的吊耳的主视结构示意图;

  图5B为图5A的吊耳的侧视结构示意图;

  图5C为图5A的吊耳的俯视结构示意图;

  图6A为本发明一实施例的容器本体的分层交替缠绕的结构示意图;

  图6B为本发明另一实施例的容器本体的并股缠绕的结构示意图;

  图7A为本发明一实施例的浸胶法的湿法缠绕工艺示意图;

  图7B为本发明另一实施例的擦胶法的浸胶装置示意图;

  图7C为本发明另一实施例的计量浸胶法的浸胶装置示意图。

  第五、具体实施方式

  为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本发明的防电离辐射容器及其制备方法进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

  请参阅图1-3,本发明实施例提供一种防电离辐射容器,所述防电离辐射容器包括端盖100和容器本体200,所述端盖100用于密封所述容器本体200,所述容器本体200包括内衬层210和缠绕在所述内衬层210的外表面的纤维和金属丝复合层220,所述纤维和所述金属丝上负载有树脂体系,所述纤维和所述金属丝将所述内衬层210的外表面覆盖。

  本发明实施例在所述内衬层210的外表面缠绕所述纤维和所述金属丝从而起到屏蔽作用,避免所述容器内部的放射性废液对所述容器外部的电离辐射作用。所述纤维和所述金属丝的缠绕结构从材料功能角度而言具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀的优点,实现防电离辐射容器的轻量化、小型化、便易于移动和防腐蚀性能;从制备角度而言具有工艺灵活、易于自动化制造和整体成型、耗能低的优点,从结构设计角度而言复合材料结构具有可设计性强、易于实现结构和功能一体化的优势,所述缠绕结构使得所述纤维和所述金属丝与所述内衬层210的结合结构更牢固,能够耐受高压的冲击,能够适应容器内部的高压环境,使得所述容器可以作为压力容器使用。

  在一实施例中,所述容器本体200可以为两端开口的中空筒状结构,所述端盖100可以包括上端盖110和下端盖120。所述容器本体200可以为圆筒状。所述上端盖110可以为平板结构,所述上端盖110可以开设有进液孔112,放射性废液通过所述进液孔112流入所述防电离辐射容器,所述进液孔112可以开设在所述上端盖110的中心位置。请参阅图4A-4B,可选地,所述下端盖120可以为中空半球状结构、具有一定曲率的弧面结构或者平板结构中的一种。使用者可以根据废液的腐蚀性强弱选择合适的下端盖120结构。例如,当所述废液的腐蚀性较强时,所述下端盖120可以选自中空半球状结构或具有一定曲率的弧面结构,所述中空半球状结构或者所述弧面结构可以使容器内的废液全部流出,防止废液积存;当所述废液的腐蚀性较弱时,所述下端盖120可以选自平板结构。所述下端盖120可以开设有出液口,所述放射性废液经容器内部处理后,由出液孔122流出。所述出液孔122可以开设在所述下端盖120的中心位置。

  在一实施例中,所述防电离辐射容器可以包括法兰盘400,所述法兰盘400作为中间元件,用于将所述端盖100与所述容器本体200连接。所述法兰盘400可以套设在所述容器本体200的外部,所述法兰盘400上开设有安装孔102,所述端盖100的边缘上可开设有与所述法兰盘400的所述安装孔102相对应的安装孔102,所述法兰盘400和所述端盖100通过所述安装孔102和所述安装孔102进行螺栓连接。所述法兰盘400可以通过胶接固定方式与所述容器本体200的外表面连接。在一实施例中,所述容器本体200为两端开口的中空筒状结构,所述端盖100包括上端盖110和下端盖120,所述法兰盘400包括上法兰盘400和下法兰盘400,所述上法兰盘400和所述下法兰盘400分别与所述上端盖110和所述下端盖120螺栓连接,并且所述上法兰盘400和所述下法兰盘400分别套设在所述容器本体200的上端部和下端部的外表面。所述法兰盘400的材料可以为轻金属,所述轻金属可以包括铝合金、铝锂合金和镁合金中的一种或多种。

  在一实施例中,所述防电离辐射容器可以包括密封元件(未示出),所述密封元件叠加设置于所述端盖100和所述法兰盘400之间,所述密封元件可以包括橡胶垫和硅胶垫中的一种或多种。

  请参阅图5A-5C,在一实施例中,所述防电离辐射容器可以包括吊耳300,所述吊耳300用于所述防电离辐射容器的转运和吊装。所述吊耳300可以包括相互连接的吊耳本体310和耳部320,所述耳部320上开设有吊装孔322,所述吊耳本体310与所述上端盖110连接。所述耳部320优选为至少两个,通过多个所述吊装孔322有利于减少单个耳部320的承重。所述吊耳300的材料可选自铝合金、镁合金、铝锂合金、不锈钢等金属材料或者选自玻璃纤维聚酰胺符合材料、玄武岩纤维聚酰胺复合材料等纤维树脂复合材料。在满足承载要求的情况下,优选纤维树脂复合材料。

  在一实施例中,所述防电离辐射容器可以包括过滤组件、吸附组件等净化处理组件(未示出),所述净化处理组件可以设置在所述容器本体200的内部。

  所述内衬层210可以为圆筒状。所述内衬层210的材料可以包括纤维树脂复合材料和金属中的至少一种,所述金属优选为铝合金、铝锂合金等轻金属。对于腐蚀要求低的环境,可选用金属内衬层210,对于腐蚀要求高的环境,则优选耐腐蚀性能优良的复合材料内衬层210。内衬层210作为纤维和金属丝缠绕的芯模,同时具有防止放射性废液渗漏和易于清洗放射性物质等功能。

  在一实施例中,用于形成所述内衬层210的所述复合材料包括树脂体系和无序或有序分布在所述树脂体系中的纤维,所述纤维可包括有机纤维、无机纤维,还可进一步包括金属丝,具体可以与复合层220中的纤维和金属丝的材料种类相同,不在此赘述。所述内衬层210的树脂体系可以与纤维和金属丝复合层220中的树脂体系的组分相同,不在此赘述。优选的,所述纤维可以为纤维织物,所述树脂体系渗透在所述纤维织物的内部孔隙和表面。

  所述纤维和金属丝复合层220包括所述纤维和所述金属丝,以及包覆在所述纤维和所述金属丝的树脂体系。所述树脂体系作为粘结剂,将所述纤维和所述金属丝粘结在所述内衬层210的外表面。在一实施例中,所述树脂体系可以包括树脂,更优选的,还包括固化剂和屏蔽填料中的至少一种。所述屏蔽填料具有屏蔽电离辐射的作用。

  在一实施例中,所述树脂体系中的树脂可以为热固性树脂,包括环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯中的一种或多种。所述环氧树脂可以包括主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂、主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂和主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种。所述固化剂可以根据所述树脂的种类选择,用于使所述树脂固化,可包括多元脂肪胺类、多元芳香胺类、酸酐类、离子型类和双氰胺类固化剂中的一种或多种。所述屏蔽填料可以包括稀土氧化物、重金属及重金属化合物中的一种或多种。所述稀土氧化物中的稀土元素可以选自锕系和镧系元素中的至少一种,如元素镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪等。所述重金属和/或所述重金属化合物中的金属可以包含钨和铅中的一种或多种。优选的,所述稀土氧化物、重金属及重金属化合物均包含三种粒径范围,微米级粒径1μm~20μm,亚微米级粒径500nm~700nm和纳米级粒径20nm~100nm。通过设置多级别尺寸的粒径,提高所述屏蔽填料的防电离辐射性能和提高所述树脂体系的机械强度。

  在一实施例中,所述树脂体系还可以包括触变剂,所述触变剂可以为白炭黑。所述触变剂可以调节所述树脂体系的粘度。

  在一实施例中,所述缠绕在所述内衬层210的外表面的纤维可以包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的一种或多种。所述纤维直径可以为5μm~15μm。

  在一实施例中,所述缠绕在所述内衬层210的外表面的金属丝可以包括钨丝和铅丝中的一种或多种。所述金属丝的直径可以为0.1mm~1.0mm。

  所述纤维和金属丝呈螺旋线状且螺距基本为0的紧密排列缠绕在所述内衬层210的外表面。所述纤维和金属丝可在所述内衬层210的外表面形成一层或多层缠绕层。

  请参阅图6A,在一实施例中,所述纤维和所述金属丝复合层为分层交替缠绕结构。请参阅图6B,在另一实施例中,所述纤维和所述金属丝复合层为并股缠绕结构。

  具体的,所述并股缠绕结构为将所述纤维和所述金属丝作为纺纱工艺中的单纱,将所述纤维和所述金属丝捻合形成的合股线在所述内衬层210的外表面进行缠绕而形成的结构。一根合股线可以包括一根或多根纤维以及一根或多根金属丝。所述分层交替缠绕结构为将所述纤维和所述金属丝单独进行缠绕,在所述内衬层210的外表面交替缠绕纤维层222和所述金属丝层224。优选的,所述纤维层222缠绕在所述金属丝层224的内层,保护所述金属丝层224并实现力学增强。所述纤维层222和所述金属丝层224的层数均可以为一层或多层。优选的,所述纤维和所述金属丝的缠绕张力由内层到外层逐渐递减。所述纤维和所述金属丝在所述内衬层210的外表面的覆盖率大于98%。优选的,所述覆盖率为100%,起到更好的防腐蚀和防电离辐射作用。

  在一实施例中,所述上端盖110和下端盖120中至少一个的材料包括所述纤维树脂复合材料。所述纤维树脂复合材料可以包括树脂体系和纤维。优选的,所述纤维可以为纤维织物,所述树脂体系渗透在所述纤维织物的内部孔隙和表面。所述端盖100的所述树脂体系可以与所述复合层220中的树脂体系相同。所述端盖100的所述纤维可以与所述复合层220中的纤维相同,这里不再赘述。

  所述吊耳300的材料可以为金属或纤维树脂复合材料,所述金属优选为铝合金、镁合金、铝锂合金、不锈钢中的至少一种,所述复合材料优选为玻纤增强聚酰胺、玄武岩纤维增强聚酰胺中的至少一种。所述复合材料可通过注塑成型形成吊耳300。

  在优选的实施例中,所述内衬层210、端盖100和吊耳300的材料均为纤维树脂复合材料,使防电离辐射容器达到尽可能轻量化的效果。

  本发明实施例还提供一种所述防电离辐射容器的制备方法,包括:

  S10,提供所述树脂体系的溶液和所述内衬层210;

  S20,将所述树脂体系的溶液负载在所述纤维和所述金属丝上;

  S30,将所述负载有所述树脂体系溶液的所述纤维和所述金属丝缠绕在所述内衬层210的外表面,形成预成型容器本体200;

  S40,对所述预成型容器本体200进行固化处理形成所述容器本体200;以及

  S50,将所述容器本体200和所述端盖100进行组装。

  在步骤S10中,所述树脂体系的溶液包括所述树脂体系和溶剂,所述溶剂可以为乙醇、甲苯、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂,优选为挥发性高的有机溶剂。所述溶剂可以根据所述树脂的种类进行确定。

  在一实施例中,所述提供所述树脂体系的溶液的步骤包括:将所述树脂、所述固化剂、所述屏蔽填料和所述溶剂进行混合。优选的,所述混合步骤包括对混合体系进行抽真空处理以除去混合体系中的气泡。

  优选的,还包括:在所述混合之前对所述屏蔽填料进行改性处理,所述改性处理包括:将偶联剂、所述屏蔽填料溶解于所述溶剂中并在温度为10℃~40℃的条件下进行搅拌,使所述屏蔽填料活化;将所述化化产物在40℃~80℃下减压蒸馏,去除所述溶剂;以及将去除所述溶剂的所述屏蔽填料进行球磨,得到改性屏蔽填料。所述屏蔽填料、所述溶剂和所述偶联剂的质量比可以为(20~100):(15~100):(1~5)。所述偶联剂可以选自硅烷偶联剂。

  在一实施例中,所述内衬层210和/或所述端盖100的材料为所述纤维树脂复合材料。所述内衬层210和/或所述端盖100的制备过程可以包括:

  提供纤维织物;

  将所述树脂体系的溶液浸润至所述纤维织物的表面;

  将所述浸润有所述树脂体系的溶液的所述纤维织物进行固化;以及

  将所述固化后的所述纤维织物加工为预定的形状。

  请参阅图7A,在步骤S20中,可以通过将所述纤维或所述金属丝浸润在所述树脂体系的溶液中实现负载。所述浸润的步骤可以包括将所述纤维或所述金属丝以预定的牵引速度通过装载有所述树脂体系的溶液的浸胶槽510。优选的,所述浸胶槽510上设置有超声装置520,所述负载骤包括对处于所述纤维和所述金属丝周围的所述树脂体系的溶液进行超声处理,使所述树脂体系的溶液浸润所述纤维和所述金属丝。请参阅图7B和图7C,所述浸胶法可以包括擦胶法和计量浸胶法,这里不再赘述。

  在步骤S30中,所述缠绕的步骤包括将所述纤维和所述金属丝分层交替缠绕在所述内衬层210的外表面或者将所述纤维和所述金属丝并股缠绕在所述内衬层210的外表面。

  在一实施例中,所述分层交替缠绕的步骤可以包括:S32,将负载有所述树脂体系的溶液的所述纤维在经过张力辊530后于绕丝嘴540处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层210上;S34,将所述负载有所述树脂体系的溶液的的所述纤维转换为负载有所述树脂体系的溶液的所述金属丝;S36,将负载有所述树脂体系的溶液的所述金属丝在经过张力辊530后于绕丝嘴540处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层210上。

  在一实施例中,所述并股缠绕的步骤可以包括:将负载有所述树脂体系的溶液的所述纤维和所述金属丝经过张力辊530后于绕丝嘴540处并股,并股后按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到所述内衬层210上。

  在优选的实施例中,在上述缠绕的过程中可调节张力辊530对所述纤维、金属丝和/或所述纤维和金属丝的合股线的张力进行调节,在内衬层210上以由内层到外层张力递减的方式缠绕所述纤维、金属丝和/或所述纤维和金属丝的合股线。

  上述缠绕所述纤维、金属丝和/或所述纤维和金属丝的步骤可重复多次,得到需要的层数和厚度的复合层220。

  在步骤S40中,所述树脂体系被加热固化,固化过程中的加热温度和升温速度和保温时间等条件由树脂体系的组分决定。优选的,所述固化的步骤包括对所述缠绕有所述纤维和所述金属丝的轴向水平设置的所述内衬层210绕轴向进行转动。因为有转动的存在,使得所述树脂体系在加热过程中不会因自身重力而过多流失,同时有利于树脂体系在所述金属丝和所述纤维的缝隙中的均匀分布。

  在步骤S50中,所述组装可以是通过所述端盖100固定并密封所述容器本体200。优选的,包括提供所述法兰盘400;将所述法兰盘400和所述容器本体200例如通过粘结的方式固定连接;将所述密封元件设置在所述端盖100和所述法兰盘400之间;以及将所述端盖100和所述法兰盘400螺栓连接。

  实施例1

  (1)材料准备:称取100重量份的四缩水甘油胺型环氧树脂(AG80)和58重量份的二氨基二苯砜(DDS)固化剂。将固化剂加入少量丙酮溶解,将溶解固化剂丙酮溶液与四缩水甘油胺型环氧树脂混合搅拌,直到溶液均匀澄清,得到树脂和固化剂混合溶液。称取16重量份的微米级氧化铒(Er2O3)屏蔽填料(粒径5-7μm)、15重量份的丙酮和5重量份KH560硅烷偶联剂,将KH560硅烷偶联剂溶解于丙酮中,然后加入氧化铒屏蔽填料,在温度为10℃~40℃的条件下搅拌均匀,并恒温活化,制得改性屏蔽填料溶液。将改性屏蔽填料溶液与树脂和固化剂混合溶液混合,用密度计将溶液密度调节至1.09g/cm3,然后抽真空处理45min,得到树脂体系的溶液。

  (2)装置准备:以轻质高强的铝合金为内衬层210,内衬层210厚度为2mm,内衬形状为圆筒状,将内衬安装到转动控制架上。纤维选用玻璃纤维,金属丝为直径1mm的钨丝,将纤维和钨丝的丝辊置于纱架上,并将纤维和钨丝依次穿过装置的各个部分并固定到内衬上,浸胶方式采用擦胶法浸胶。将步骤(1)所制树脂体系的溶液置于浸胶槽510中,打开超声装置520,超声功率300W。设置缠绕张力10N~30N之间,根据设计的缠绕工艺进行参数设置。

  (3)缠绕:启动缠绕机,使纤维和钨丝按照一定的牵引速度通过装有步骤(1)所制备的树脂体系的溶液的浸胶槽510和超声装置520。预浸的钨丝和纤维的纤维束在经过张力辊530后于绕丝嘴540处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到合金内衬层210上,逐层缠绕到所设计的层数,得到预成型的容器本体200。

  (4)预成型的容器本体200的固化:将预成型的容器本体200置于特制的烘箱中按照设计的固化工艺制度升温加热,特制的烘箱具有使模具边转动边加热的功能。固化制度为:从室温(25℃)升温至130℃,升温速率为2℃/min;130℃保温1h;然后升温到180℃,升温速率为2℃/min;180℃条件下保温3h;冷却降温到60℃,冷却速率为2℃/min。

  (5)安装法兰盘400:固化成型后的容器本体200进行表面加工处理,容器本体200的法兰盘400安装位置先涂树脂体系的溶液作为粘结剂,再安装法兰盘400。安装好法兰盘400后的容器本体200在烘箱中固化完成后取出,通过固化的脂体使法兰盘400和容器本体200固定连接。

  (6)制备上下端盖120:通过手糊热压工艺得到上下端盖120预制件,主要过程是在涂有脱膜剂的模具上涂刷一层树脂体系的溶液,然后铺贴一层按要求裁剪好的玻璃纤维织物,用压辊挤压织物使其均匀浸润树脂体系的溶液并排出气泡,再涂刷树脂体系的溶液并铺贴第二层玻璃纤维织物,反复上述过程直到达到所需厚度为止,从而得到上端盖110预制件,采取同样的方式得到下端盖120预制件。将所制备的端盖100预制件放在20℃~30℃下晾置,应避免阳光直射,并控制相对湿度在50%以下,晾置时间为12h,通过晾置将树脂体系的溶液的溶剂挥发。将手糊成型的上、下端盖120预制件分别放入烘箱中固化,固化制度与步骤(4)相同。对于弧面的下端盖120,固化后需进行表面加工处理。烘箱中固化完成后将端盖100取出,通过胶接方式将法兰盘400与端盖100连接。优选的,所述胶液采用与步骤(1)中相同的树脂体系的溶液。固化后,依据设计的尺寸对上下端盖120进行加工得到预定的形状和尺寸。

  (7)组装:上下端盖120与容器本体200通过法兰盘400和螺栓紧固连接,上下端盖120与容器本体200的密封采用橡胶垫或硅胶垫;容器本体200内部放置吸附组件等;吊耳300安装于上端盖110的中心对称的两个孔位置处,与上端盖110、法兰盘400共用一个安装孔102,螺栓连接。

  实施例2

  与实施例1的步骤(1)-(2)、(4)-(7)的步骤相同,不同之处在于步骤(3)为:

  (3-1)纤维层222缠绕:使纤维按照一定的牵引速度通过装有步骤(1)所制备的树脂体系的溶液的浸胶槽510和超声装置520。预浸的纤维的纤维束在经过张力辊530后于绕丝嘴540处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到合金内衬层210上,逐层缠绕到所设计的层数,得到纤维层222。

  (3-2)钨丝层缠绕:通过装有步骤(1)所制备的树脂体系的溶液的浸胶槽510和超声装置520。预浸的钨丝的纤维束在经过张力辊530后于绕丝嘴处并股,按照螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式缠绕到合金内衬层210上,逐层缠绕到所设计的层数,得到钨丝层。

  重复缠绕:交替重复步骤(3-1)~步骤(3-2),根据容器的屏蔽要求确定需要的纤维层222和钨丝层的厚度及缠绕的层数。

  以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

  以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

  防电离辐射材料 4篇:

  防电离辐射墙板及屏蔽室

  第一、技术领域

  本发明涉及电磁屏蔽技术领域,具体是防电离辐射的墙板和由这些墙板拼装的屏蔽室。

  第二、背景技术

  申请号为201610772763.7的中国专利提出“一种模块化手术室”,其包括底框、顶框、连接在底框与顶框之间的侧面墙板以及设置在该顶框中的天花面板,其中,该底框由四根地脚基础以及四个圆弧墙角连接而成的框架结构,该顶框包括四条圆弧横梁与四个圆弧阴角连接而成的框架结构,该四个圆弧阴角与四个圆弧墙角一一对应,且该圆弧阴角与圆弧墙角之间卡接有圆弧立柱。该专利为在楼层内快速搭建手术室提供了可行的技术方案。

  在医疗和工业检测技术中常用到X射线检测仪和γ射线检测仪,在使用这些设备时需要在特定的检验室中进行,而检验室的周围则要采用必要的屏蔽防护措施来防止电离射线(X射线或Y射线)对外界的辐射,避免不必要的人体伤害,为此需要在操作场所搭建屏蔽室。

  第三、发明内容

  本发明的目的是提出一种防电离辐射墙板及屏蔽室,利用本发明的防电离辐射墙板及采取有效措施搭建的屏蔽室,具有施工方便快捷和防电离辐射效果好的特点。

  第四、本发明的技术方案如下:

  防电离辐射屏蔽室,由多块防辐射板、多个平面连接件、多个角位连接件、槽形钢、墙面封条、和防辐射门体安装连接构成。

  2块以上防辐射板直线排列并通过平面连接件连接构成防电离辐射屏蔽室的墙壁和房顶,墙壁竖直设置于楼面上,其下端通过槽形钢与楼面连接。

  墙壁端两两垂直贴接并通过角位连接件将邻接的2块防辐射板连接,房顶的四周边缘贴接于墙壁的上端面并通过角位连接件将邻接的2块防辐射板连接构成防辐射屏蔽室。

  其中1墙壁开有屏蔽房门口,防辐射门体设于屏蔽房门口处,用于将屏蔽房门口打开或关闭。

  所述防电离辐射墙板,为一块矩形拼装墙板,所述拼装墙板包括有2层钢板层、2层防辐射层和夹于防辐射层之间的珍珠岩水泥层,防辐射层外由钢板层覆盖,钢板层和防辐射层之间由粘胶层粘接连接,所述防辐射层是中国专利公告号为CN 102184752B公开的电离射线屏蔽防护板,其厚度为5~20mm,珍珠岩水泥层厚度为30~80mm,拼装墙板的四侧边端面具有纵向凹槽。所述钢板层优选彩钢板或电解钢板。

  所述平面连接件为管板连接件,其包括有中部的矩形管部和分别连接于矩形管部两侧中部的┬形板部和直板部;┬形板部与矩形管部构成对称的板槽,矩形管部具有矩形通道,矩形通道内置防电离辐射材料;┬形板部的两翼板分别贴靠于2块防辐射板的端边部一侧并用螺钉固定,同时矩形管部的两端分别位于2块防辐射板的纵向凹槽内;┬形板部位于防辐射屏蔽室室外,防辐射屏蔽室室内2块防辐射板之间由墙面封条密封连接。

  所述角位连接件为直角形板;角位连接件位于防辐射屏蔽室室外,其两翼板分别贴靠于2块防辐射板的端边部一侧并用螺钉固定。

  优化方案:防辐射屏蔽室室内的墙壁与墙壁、墙壁与房顶连接的角位处安装有弧形装饰条。

  进一步优化:防辐射屏蔽室室内房顶角位处由端角件将3条弧形装饰条端对接。

  再进一步优化:防辐射屏蔽室室内地面墙壁角位处由角垫件将弧形装饰条端对接。

  本发明具有如下突出的实质性特点和显著的进步:

  1.本发明的防辐射屏蔽室采用预制件搭建,具有施工方便快捷的特点;

  2.本发明采用的防电离辐射墙板及平面连接件具有很好的防电离射线辐射功能,所建造的防辐射屏蔽室具有防电离辐射效果好的特点。

  第五、附图说明

  图1为本发明的外形图。

  图2为本发明的防辐射板结构示意图。

  图3为本发明的平面连接件结构示意图。

  图4为本发明的墙面封条结构示意图。

  图5为本发明的弧形装饰条结构示意图。

  图6为本发明的角位连接件结构示意图。

  图7为本发明的槽形钢截面图。

  图8为本发明的墙壁或房顶连接结构示意图。

  图9为本发明的墙壁与墙壁、房顶与墙壁连接结构示意图。

  图10为本发明的防辐射屏蔽室外角位连接结构示意图。

  图11为本发明的防辐射屏蔽室内角位连接结构示意图。

  第六、具体实施方式

  下面用一具体实施例对本发明作进一步的说明:

  参考图1,防电离辐射屏蔽室,由多块防辐射板1、多个平面连接件2、多个角位连接件3、槽形钢4、墙面封条5、和防辐射门体安装连接构成。

  结合参考图8,2块以上防辐射板1直线排列并通过平面连接件2连接构成防电离辐射屏蔽室的墙壁和房顶,墙壁竖直设置于楼面上,其下端通过槽形钢4与楼面连接。

  结合参考图9,墙壁端两两垂直贴接并通过角位连接件3将邻接的2块防辐射板1连接,房顶的四周边缘贴接于墙壁的上端面并通过角位连接件3将邻接的2块防辐射板1连接构成防辐射屏蔽室。

  其中1墙壁开有屏蔽房门口,防辐射门体设于屏蔽房门口处,用于将屏蔽房门口打开或关闭。

  参考图2,所述防电离辐射墙板为一块矩形拼装墙板,所述拼装墙板包括有2层钢板层11、2层防辐射层12和夹于防辐射层12之间的珍珠岩水泥层13,防辐射层12外由钢板层11覆盖,钢板层11和防辐射层12之间由粘胶层粘接连接,所述防辐射层12是中国专利公告号为CN 102184752B公开的电离射线屏蔽防护板,其厚度为5~20mm,珍珠岩水泥层13厚度为30~80mm,拼装墙板的四侧边端面具有纵向凹槽10,本实施例所用的钢板层11是由彩钢板裁切而成。

  参考图3,所述平面连接件2为管板连接件,其包括有中部的矩形管部21和分别连接于矩形管部21两侧中部的┬形板部22和直板部23;┬形板部22与矩形管部21构成对称的板槽20,矩形管部21具有矩形通道210,矩形通道210内置防电离辐射材料(铅条)。

  参考图8,平面连接件2的┬形板部22的两翼板分别贴靠于2块防辐射板1的端边部一侧并用螺钉固定,同时矩形管部21的两端分别位于2块防辐射板1的纵向凹槽10内;┬形板部22位于防辐射屏蔽室室外,防辐射屏蔽室室内2块防辐射板1之间由墙面封条5密封连接。

  参考图6和图9,所述角位连接件3为直角形板;角位连接件3位于防辐射屏蔽室室外,其两翼板分别贴靠于2块防辐射板1的端边部一侧并用螺钉固定。

  参考图11,防辐射屏蔽室室内的墙壁与墙壁、墙壁与房顶连接的角位处安装有弧形装饰条6,防辐射屏蔽室室内房顶角位处由端角件7将3条弧形装饰条6端对接,防辐射屏蔽室室内地面墙壁角位处由角垫件8将弧形装饰条6端对接。

  防电离辐射材料 5篇:

  一种防电磁辐射装置

  第一、技术领域

  本发明涉及防电磁辐射领域,特别涉及一种防电磁辐射装置,可 广泛的应用于各种电子、电气设备以及家电上,防止电磁辐射对人体 造成的损害。

  第二、背景技术

  随着现代社会的发展,各种电子、电气设备和家电被广泛应用, 然而各种运行中的电子、电气设备和家电都会产生电磁辐射。电磁辐 射所衍生的能量,取决于频率的高低:频率愈高,能量就愈大。人体 生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常 敏感,因此,电磁辐射可以对人体造成影响和损害。人们日常生活中 广泛使用的常用小家电,如微波炉、手机、台式电脑、笔记本电脑、 电热毯、电吹风、剃须刀、电磁炉等,都会产生大量的电磁辐射,长 时间使用和接触这些设备,使人体暴露于电磁辐射下,就可能带来一 些健康风险。如何有效屏蔽环境中的电磁辐射,降低电磁辐射对人体 的健康危害,成为当前亟待解决的重大技术问题。

  在电磁辐射屏蔽材料方面,目前,国内外用于防止电磁辐射的材 料大多采用金属材料,例如,公开号为CN1108736的专利文献提出 了为屏蔽电磁辐射在零件表面上制作金属薄层的方法。这些金属材料 的电磁屏蔽作用都很强,但其生产方式复杂难以控制,使用金属材料 屏蔽电磁辐射时会存在电磁波的较强反射,从而也会对人体造成二次 辐射损害;同时使用金属材料会造成设备比较笨重,不方便日常生活 中的使用。因为金属屏蔽材料存在这样的缺点,使得金属屏蔽材料还 不能广泛的在日常生活中采用。

  目前,市场上还没有一种能普遍应用的屏蔽电磁辐射的有效且方 便的装置。

  针对以上问题,本发明专利旨在设计一种防电磁辐射装置,使用 有机物的组合物作为电磁辐射防护材料,合成工艺简单,能有效防止 二次辐射造成的损害,同时,整个装置制作简单、重量轻,可很方便 的应用于各种电子、电气设备和家电上,能够减少诸如电脑屏幕、手 机、微波炉、电视机和其他各种电子、电气设备和家电产生的电磁辐 射对人体健康的伤害。

  第三、发明内容

  本发明提出了一种防电磁辐射装置,使用有机物的组合物作为电 磁辐射防护材料,能有效抵消电磁辐射对人体的不利影响。

  本发明提供的一种防电磁辐射装置,包括上壳体(1)、下壳体 (2)、风孔(3)、电磁辐射防护材料(4)和双面胶(5);

  所述上壳体(1)和下壳体(2)采用卡扣连接,内部空腔;

  所述电磁辐射防护材料(4)填充在所述上壳体(1)和下壳体 (2)内部,用于吸收电磁辐射;

  所述风孔(3)开设在上壳体(1)上;

  所述双面胶(5)位于下壳体(2)下端,用于将所述防电磁辐 射装置粘贴在外部设备上。

  本发明所述风孔(3)有一个或者多个。

  本发明所述上壳体(1)为圆柱形、下壳体(2)为圆形结构, 所述上壳体(1)和下壳体(2)连接构成圆柱形结构。

  本发明所述上壳体(1)为半椭球型、下壳体(2)为椭圆形结 构,上壳体(1)和下壳体(2)连接构成半椭球型结构。

  本发明所述电磁辐射防护材料(4)包括环氧聚合物、聚合物乳 液、导电聚苯胺、阿托品及其衍生物、异硫氰酸荧光素、分散剂和增 稠剂。

  本发明所述电磁辐射防护材料(4)由具有以下重量份数的原料 制备而成:

  环氧聚合物60-65,

  聚合物乳液25-35,

  导电聚苯胺2-2.5,

  阿托品及其衍生物2.5-3.5,

  异硫氰酸荧光素2.1-3.0,

  分散剂1-1.5,

  增稠剂1-1.5。

  本发明所述聚合物乳液为乳化剂OP-10。

  本发明所述增稠剂为琼脂、聚丙烯酰胺或者聚乙烯醇中的一种。

  本发明所提供的防电磁辐射装置有以下优点:

  1)装置制作简单、重量轻,可很方便的应用于各种电子和电气设 备;

  2)采用无机物和有机物的组合物作为防护材料,合成工艺简单;

  3)能有效防止二次辐射造成的损害;

  4)防护材料无有害物质,无气味,对人体无损害。

  第四、附图说明

  以下参照附图对本发明实施例作进一步说明,其中:

  图1是本发明的防电磁辐射装置实施例一的结构示意图。

  图2是本发明的防电磁辐射装置实施例二的结构示意图。

  第五、具体实施例

  下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

  本发明提供了一种防电磁辐射装置,包括上壳体(1)、下壳体 (2)、风孔(3)、电磁辐射防护材料(4)和双面胶(5)。上壳体(1) 和下壳体(2)采用卡扣连接,内部为空腔结构,在上壳体(1)和 下壳体(2)内部填充有电磁辐射防护材料(4),在上壳体(1)上 开设有风孔(3),风孔(3)有一个或者多个,下壳体(2)下端有 双面胶(5)用于将防电磁辐射装置粘贴在外部设备上。

  本发明所采用的电磁辐射防护材料(4)包括有环氧聚合物、聚 合物乳液、导电聚苯胺、阿托品及其衍生物、异硫氰酸荧光素、分散 剂和增稠剂,将这些组份和聚合物合成构成组合物防护材料,当这些 组合物防护材料放置在辐射磁场中,它们对电磁辐射反应活跃,产生 自然电磁振动,此电磁振动对人体无害,能部分抵消和减少电磁辐射 对人体造成的不利影响。

  在本发明实施例中,优先的选用聚合物乳液为乳化剂OP-10,乳 化剂OP-10为烷基酚与环氧乙烷的缩合物,对高分子乳液聚合效果 好,同时具有很好的抗静电性能。

  所述增稠剂为琼脂、聚丙烯酰胺或者聚乙烯醇,在本发明实施例 中,优先的选用增稠剂为琼脂。优先的选用分散剂为亚甲基双荼磺酸 钠。

  在本发明实施例中,电磁辐射防护材料(4)由具有以下重量份 数的原料制备而成:

  环氧聚合物60,

  乳化剂OP-1029.5,

  导电聚苯胺2.1,

  阿托品及其衍生物3.1,

  异硫氰酸荧光素2.5,

  亚甲基双荼磺酸钠1.4,

  琼脂1.4。

  本发明涉及的电磁辐射防护材料(4)能轻易制备获得,通过合 成可以形成多种形状及不同的尺寸和大小的固体材料,使用电磁辐射 防护材料(4)可以各种样式的防电磁辐射装置。常见的可以制备用 于防护电脑屏幕、手机和各种家电的防电磁辐射装置。

  具体实施例一:

  如图1所示,为本发明的防电磁辐射装置实施例一的结构示意 图,

  包括上壳体(1)、下壳体(2)、风孔(3)、电磁辐射防护材料(4)、 双面胶(5)、电子设备(6)。上壳体(1)为圆柱形、下壳体(2) 为圆形结构,上壳体(1)和下壳体(2)连接构成圆柱形结构,在 上壳体(1)和下壳体(2)内部填充有电磁辐射防护材料(4)。这 种结构的装置主要用于粘贴在电脑屏幕背面,防护电脑屏幕的电磁 辐射。

  具体实施例二:

  如图2所示,为本发明的防电磁辐射装置实施例二的结构示意 图,包括上壳体(1)、下壳体(2)、风孔(3)、电磁辐射防护材料 (4)、双面胶(5)、电子设备(6)。上壳体(1)为半椭球型、下壳 体(2)为椭圆形结构,上壳体(1)和下壳体(2)连接构成半椭 球型结构,在上壳体(1)和下壳体(2)内部填充有电磁辐射防护 材料(4)。这种结构的装置主要用于粘贴在手机背面或手机挂件或 者一些装饰配件上面,可以用来防护手机的电磁辐射;同时其结构 设计美观,也可起到一定的装饰作用。

  以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的 限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变 形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

  防电离辐射材料 6篇:

  一种防电离辐射复合材料及其制备方法

  第一、技术领域

  本发明涉及功能性复合材料技术领域,尤其涉及一种防电离辐射复合材料及其制备方法。

  第二、背景技术

  核技术(nuclear technique)是指以核性质、核反应、核效应和核谱学为基础,以反应堆、加速器、辐射源和核辐射探测器为工具的现代高新技术。具有高的灵敏度、特异性、选择性、抗干扰性、穿透性等特点。随着科学技术的发展,核技术越来越受到关注,目前已被广泛应用于能源、医学、国防、农业、航空航天等各个领域。

  然而,核技术在应用中存在的最大的问题为电离辐射。电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称,包括来自于天然和人工的放射性辐射,如X射线、γ射线、中子辐射等。与电磁波、紫外线等非电离辐射相比,电离辐射对人体、其他生物体、仪器设备、材料等的危害程度更大,防护难度更高。

  在电离辐射环境下服役的材料分别需要具备两方面的性能,一方面是抗辐射性能,要求材料能够耐受大剂量高强度的X射线、γ射线、中子、质子、电子等高能电离辐射的照射,而保持其良好的物理、化学及力学性能,如作为核设施及其放射废物处理装置的结构材料;另一方面要求材料具有一定的电离辐射屏蔽性能,能够吸收并减弱射线及粒子流,起到辐射防护的效果,减少辐射对人体、仪器设备的危害。

  传统的防电离射线屏蔽材料一般选用铅、不锈钢、钨等金属材料,及以铅、钨或含铅、钨、钡、硼化合物为功能填料的复合材料,如铅玻璃、铅橡胶、铅硼聚乙烯等,或混凝土、陶瓷材料等。这些材料虽然具有很好的辐射屏蔽性能,但是往往在力学性能方面却存在明显缺陷,如铅高密度、毒性及其力学性能较低限制了其应用,往往需增加外层保护装置,增加了系统的重量和成本;以铅或含铅化合物为功能填料的铅玻璃、铅硼聚乙烯等力学性能低,难以满足结构材料的要求。

  第三、发明内容

  本发明的目的在于提供一种防电离辐射复合材料及其制备方法,本发明 提供的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  本发明提供了一种防电离辐射复合材料,包含稀土体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述稀土体系包含以下质量份的组分:

  稀土氧化物90~110份;

  溶剂15~100份;

  所述稀土体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);

  所述稀土体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。

  优选的,所述玄武岩纤维包括玄武岩纤维丝束和/或玄武岩纤维织物;

  所述玄武岩纤维织物为玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布和玄武岩纤维缎纹布中的一种或几种。

  优选的,所述稀土氧化物中的稀土元素为镧系元素和钪中的一种或几种。

  优选的,所述镧系元素为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的一种或几种。

  优选的,所述稀土氧化物包含粒径为微米级、亚微米级和纳米级稀土氧化物中的一种、两种或三种;

  所述微米级为1~20μm;

  所述亚微米级为500~700nm;

  所述纳米级为20~100nm。

  优选的,所述树脂基体包含环氧树脂和固化剂;

  所述环氧树脂为主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂、主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂和主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种;

  所述固化剂为多元脂肪胺类、多元芳香胺类、酸酐类、离子型类和双氰胺类固化剂中的一种或几种。

  优选的,所述的偶联剂包含硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂;

  所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、配位型和螫合型中的一种或几种。

  本发明还提供了一种上述技术方案所述防电离辐射复合材料的制备方法,包括以下步骤:

  1)将稀土氧化物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性稀土氧化物; 将所述改性稀土氧化物与树脂基体混合,得到改性树脂;

  2)将玄武岩纤维预浸所述步骤1)得到的改性树脂,固化成型后,得到防电离辐射复合材料。

  优选的,所述活化反应的温度为10~40℃;

  所述活化反应的时间为10~20分钟。

  优选的,所述混合的温度为30~100℃。

  本发明提供了一种防电离辐射复合材料,包含稀土体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述稀土体系包含以下质量份的组分:稀土氧化物90~110份;溶剂15~100份;所述稀土体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);所述稀土体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能;稀土氧化物由于其特殊的原子能级,对10-80keV射线具有很强的光电吸收作用,能够弥补重核元素在此范围内的弱吸收区,从而显著提升玄武岩纤维复合材料对较宽能量范围射线的屏蔽性能。此外,玄武岩纤维和树脂基体相互配合,使得本申请所述复合材料具有优异的力学性能。本发明使稀土氧化物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  第四、附图说明

  图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。

  第五、具体实施方式

  本发明提供了一种防电离辐射复合材料,包含稀土体系、树脂基体、偶联剂和玄武岩纤维,所述稀土体系包含以下质量份的组分:

  稀土氧化物90~110份;

  溶剂15~100份;

  所述稀土体系和树脂基体的质量比为1:(5~10);

  所述稀土体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5)。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括玄武岩纤维,所述玄武岩纤维优选包括玄武岩纤维丝束和/或玄武岩纤维织物。在本发明中,所述玄武岩纤维织物优选为玄武岩纤维单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布和玄 武岩纤维缎纹布中的一种或几种,具体的可以为一种、两种、三种或四种。

  本发明对所述玄武岩纤维的添加量没有特殊要求,所述玄武岩纤维的添加量优选能够满足所述改性稀土氧化物、树脂基体和玄武岩纤维三者的混合物中环氧树脂的含量优选为25~35wt%即可,更优选为28~32%。在本发明中,所述玄武岩纤维在复合材料中的体积分数优选为40~65%,更优选为45~60%,最优选为50~55%。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括稀土体系,所述稀土体系包括以下质量份的组分:

  稀土氧化物90~110份;

  溶剂15~100份。

  在本发明中,所述稀土体系包括90~110份的稀土氧化物,优选为92~105份,更优选为95~110份。在本发明中,所述稀土氧化物中的稀土元素为镧系元素和钪中的一种或几种。在本发明中,所述镧系元素优选为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的一种或几种。

  在本发明中,所述稀土氧化物优选包含粒径为微米级、亚微米级和纳米级稀土氧化物中的一种、两种或三种。在本发明中,所述微米级优选为1~20μm,更优选为5~15μm,最优选为8~12μm;所述亚微米级优选为500~700nm,更优选为550~650nm,最优选为580~620nm;所述纳米级优选为20~100nm,更优选为30~90nm,最优选为40~80nm。

  在本发明中,所述稀土体系包括15~100份的溶剂,优选为25~90份,更优选为35~80份。在本发明中,所述溶剂优选为水、乙醇和丙酮中的一种或几种。在本发明中,所述水优选为去离子水。

  本发明提供的防电离辐射复合材料包括偶联剂。在本发明中,所述的偶联剂优选为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。在本发明中,所述硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)甲氧基硅烷(KH570)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792、DL602)和乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)中的一种或几种;所述钛酸酯偶联剂优选为单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯(KR-TTS)、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯(KR-38S)、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯(KR-41B)和多活性基团的螯合型磷酸酯钛偶联剂 (KR-238S)中的一种或几种。在本发明中,所述稀土体系和偶联剂的质量比为(105~210):(1~5),优选为(115~200):(2~4),更优选为(140~180):3。

  本发明提供的防电离辐射复合材料还包含树脂基体。在本发明中,所述树脂基体优选包含环氧树脂和固化剂。在本发明中,所述环氧树脂优选为主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂、主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂和主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种。在本发明中,所述主链含苯环结构的缩水甘油醚类环氧树脂优选为双酚A二缩水甘油酯产品E51、E44和E20中的一种、两种或三种;所述主链含苯环结构的缩水甘油酯类环氧树脂优选为苯二甲酸缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸缩水甘油酯和六氢邻苯二甲酸缩水甘油酯中的一种、两种或三种;所述主链含苯环结构的缩水甘油胺类环氧树脂优选为4,4’-二氨基二苯甲烷环氧树脂(AG80)和/或对氨基苯酚环氧树脂(AFG90)。

  在本发明中,所述固化剂优选为多元脂肪胺类、多元芳香胺类、酸酐类、离子型类和双氰胺类固化剂中的一种或几种,更优选为4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)、4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)、甲基纳迪克酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、乙二胺和双氰胺中的一种或几种。

  本发明对所述树脂基体的制备方法没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的树脂基体的制备方法进行制备即可。在本发明中,当所述固化剂为液体时,直接将固化剂和环氧树脂进行混合即可;当所述固化剂为固体时,本发明优选的先将固化剂用丙酮溶解,然后再将溶解后的固化剂与环氧树脂进行混合。本发明对所述丙酮的用量没有特殊要求,能够将固化剂溶解即可。

  在本发明中,所述环氧树脂与固化剂的质量份数之比优选为100:(5~80),更优选为100:(5~15),最优选为100:(50~80)。

  在本发明中,所述改性稀土氧化物和树脂基体的质量比为1:(5~10),具体的可以为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9和1:10。

  本发明对所述树脂基体、玄武岩纤维、稀土氧化物、溶剂和偶联剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员所熟知来源的上述物质即可,具体的可以为上述物质的市售产品。

  本发明还提供了一种上述技术方案所述防电离辐射复合材料的制备方法,包括以下步骤:

  1)将稀土氧化物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性稀土氧化物;将所述改性稀土氧化物与树脂基体混合,得到改性树脂;

  或者,将树脂基体和偶联剂进行活化反应,得到活化树脂;将所述稀土氧化物、溶剂与所述活化树脂混合,得到改性树脂;

  2)将玄武岩纤维预浸所述步骤1)得到的改性树脂,固化成型后,得到防电离辐射复合材料。

  本发明的一种方案为将稀土氧化物、偶联剂和溶剂进行活化反应,得到改性稀土氧化物。在本发明中,所述活化反应的温度优选为10~40℃,更优选为15~35℃,最优选为20~30℃;所述活化反应的时间优选为10~20分钟,更优选为12~18分钟,最优选为14~16分钟。

  本发明对所述活化反应的加热方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的加热方式进行加热即可。本发明优选在搅拌的条件下进行所述活化反应,以使得热量分布的更充分。本发明对所述搅拌的速率没有特殊要求,能够使得反应体系的物料和热量分布均匀即可。

  得到所述改性稀土氧化物之后,本发明将所述改性稀土氧化物与树脂基体混合,得到改性树脂。本发明优选的将所述改性稀土氧化物与树脂基体在搅拌条件下进行混合,得到改性树脂。本发明对所述搅拌的速率没有特殊要求,能够使得改性稀土氧化物与树脂基体分布均匀即可。在本发明中,所述混合的温度优选为30~100℃,更优选为40~90℃,最优选为50~80℃。

  本发明的另一种方案为将所述树脂基体和偶联剂进行活化反应,得到活化树脂;将所述稀土氧化物、溶剂与活化树脂混合,得到改性树脂。本发明对所述活化和混合的技术要求与上一种方案相同,在此不再进行阐述。

  得到所述改性树脂之后,本发明将玄武岩纤维预浸改性树脂,固化成型后即得到防电离辐射复合材料。

  在本发明中,玄武岩纤维预浸改性树脂得到预浸料或者预浸带。在本发明中,所述预浸料或者预浸带中环氧树脂的含量优选为25~35wt%,更优选为28~32%。在本发明中,所述预浸料或者预浸带的面密度优选为250~350g/m2,更优选为270~330g/m2,最优选为280~320g/m2。

  本发明对所述预浸料或者预浸带的制备方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的湿法预浸机的制备方法进行制备即可。本发明优选的用湿 法预浸机或热熔预浸机制备热熔预浸机。

  本发明对所述固化成型的具体实施方式没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的复合材料的固化成型技术进行操作即可。在本发明中,采用不同的热压技术能够得到不同结构或类型的复合材料。例如可以采用预浸料-热压罐工艺或模压工艺制备复合材料板材;采用缠绕、拉挤成型等工艺制备复合材料罐体、管材;采用真空灌注、树脂传递模塑工艺等液体成型方法制备复杂形状的反应槽、反应容器。

  本发明对所述固化成型的工艺条件没有特殊限制,采用本领域技术人员所熟知的各种固化成型的工艺条件即可。在本发明中,所述固化成型的程序优选为:从室温(15~35℃)第一次升温至120~140℃,120~140℃下进行第一保温1~3h;然后第二次升温到170~190℃,170~190℃条件下进行第二保温2~4h;最后冷却降温到50~70℃。

  在本发明中,所述室温为15~35℃,优选为20~30℃,更优选为25℃。本发明第一次升温至120~140℃,优选为125~135℃,更优选为130℃。在本发明中,所述第一保温的时间具体的可以为保温1h、2h或3h。本发第二次升温到170~190℃,优选为175~185℃,更优选为180℃。本发明在170~190℃条件下进行第二保温2~4h,具体的可以为保温2h、3h或4h。本发明最后冷却降温到50~70℃,优选为55~65℃,更优选为60℃。

  在本发明中,所述第一次升温的升温速率优选为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min;所述第二次升温的升温速率优选为为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min;所述冷却的冷却速率优选为1~3℃/min,具体的可以为1℃/min、2℃/min或3℃/min。

  在本发明中,所述第一保温时优选施加0.1~0.5MPa外压,具体的可以为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa或0.5MPa;所述第二保温时优选施加0.5~0.7MPa外压,具体的可以为0.5MPa、0.6MPa或0.7MPa;整个固化过程全程抽真空,真空压力为-0.3~-0.1MPa,具体的可以为-0.3MPa、-0.2MPa或-0.1MPa。

  在本发明中,所述预浸料-热压罐工艺所用工装如图1所示,图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。在本发明中,所述预浸料-热压罐过程工装由模具、真空袋和真空泵三部分组成;所述真空泵用于对 所述真空袋抽真空;所述真空袋内部包含复合材料、四氟布、吸胶层、五孔隔离膜和透气毡,所述复合材料、四氟布、吸胶层、五孔隔离膜和透气毡分布方式详见图1。

  本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能;稀土氧化物由于其特殊的原子能级,对10-80keV射线具有很强的光电吸收作用,能够弥补重核元素在此范围内的弱吸收区,从而显著提升玄武岩纤维复合材料对较宽能量范围射线的屏蔽性能。本发明使稀土氧化物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  下面结合实施例对本发明提供的防电离辐射复合材料及其制备方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

  在下述实施例中,原料均为市售商品。

  实施例1

  按照配制100重量份的AG80树脂称取58重量份的DDS固化剂,加入30重量份丙酮先将DDS溶解,将溶解DDS后的丙酮溶液与AG80树脂混合搅拌,直到溶液均匀澄清,得到树脂基体。

  以重量份计,称取16份微米级Er2O3填料(粒径5~7μm)、15份的丙酮和5份KH560偶联剂,将所述KH560偶联剂溶解于丙酮中,然后加入到所述Er2O3填料中在温度为10℃的条件下搅拌均匀,并恒温活化10分钟,制得表面改性Er2O3。将表面改性Er2O3与树脂基体混合,用密度计将溶液密度调节至1.09g/cm3。

  采用湿法预浸机制备单向玄武岩纤维/AG80树脂/改性Er2O3预浸料,预浸料树脂含量是28wt%,面密度是340g/m2。

  将所制备的预浸料放在20~30℃室温下晾置以挥发并去除预浸料树脂中所包含的丙酮溶剂,并控制相对湿度在50%以下,晾置时间为12h;按照复合材料制件要求对预浸料以单向铺层方式铺层。采用预浸料-热压罐工艺制备单向纤维复合材料板材,工艺工装如图1所示,图1为本发明实施例1所述预浸料-热压罐过程工装结构示意图。

  所述预浸料-热压罐工艺的具体工艺参数如下:

  固化温度制度为:从室温(25℃)升温至130℃,升温速率为2℃/min,130℃保温1h,然后升温到180℃,升温速率为2℃/min,180℃条件下保温3h,冷却降温到60℃,冷却速率为2℃/min。

  压力制度为:固化温度升到130℃时,施加0.1MPa外压;固化温度升到180℃时,施加0.6MPa外压;整个固化过程全程抽真空,真空压力为-0.1MPa。

  本发明对本实施例得到的复合材料进行了性能检测,检测结果表示:得到的单向纤维复合材料板材的纤维体积分数为60%,拉伸强度为1360MPa,拉伸模量为57GPa,弯曲强度为1930MPa,弯曲强度为55GPa,层间剪切强度为87MPa;本发明还用动态力学测试法测试得到的单向纤维复合材料板材的玻璃化转变温度为260℃,说明本实施例得到的单向纤维复合材料板材具有很好的力学性能和耐热性能。

  实验测得采用本实施例制得的单向纤维复合材料板材对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.62cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为6.1cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为6.8cm,证明得到的单向纤维复合材料板材对射线的吸收能力很强。

  所述单向纤维复合材料板材经受2MGy 60Coγ射线辐照后,玻璃化转变温度下降5.7%,拉伸性能提高2%,拉伸模量提高2%,弯曲强度下降2%,弯曲模量下降3.7%,层间剪切强度提高5%。说明所述单向纤维复合材料板材经受辐照后,没有明显地性能衰减,能够经受大剂量的γ射线辐照。

  实施例2

  以重量份计,称取100份微米级Gd2O3填料(平均粒径5~7μm)、30份乙醇,3份去离子水和5份KH550偶联剂。将所述KH550偶联剂溶解于30份乙醇和3份去离子水配制的混合溶剂中,然后加入所述Gd2O3,在温度为40℃条件下搅拌均匀,并恒温活化12分钟,制得KH550表面改性Gd2O3。

  称量100重量份的AG80环氧树脂,58重量份的DDS固化剂,16重量份的表面改性Gd2O3,采用行星式搅拌器搅拌,搅拌温度为90℃,搅拌时间为30min,制得AG80/Gd2O3树脂。

  采用热熔预浸机,将玄武岩纤维预浸AG80/Gd2O3树脂,制备玄武岩纤维/AG80/Gd2O3预浸带,其树脂含量是32wt%。预浸过程中,树脂加热温度 为80℃。得到玄武岩纤维/AG80/Gd2O3预浸带之后,采用缠绕成型的方式制备防辐射复合材料罐体。

  实验测得本实例制得的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.5cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为4.74cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为5.45cm。所制得钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体爆破压力下,最大环向拉应力810MPa。复合材料层玻璃化转变温度250℃。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能、力学性能和耐热性能。

  实施例3

  以重量份计,称取100份纳米级La2O3填料(平均粒径30~50nm)、100重量份去离子水和1.5重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入所述纳米级La2O3填料,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化15分钟。将La2O3/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性La2O3填料。

  称量100重量份的AG80环氧树脂,58重量份的DDS固化剂,5重量份的制得钛酸酯表面改性La2O3填料,采用行星式搅拌器搅拌,搅拌温度为90℃,搅拌时间为30min,制得AG80/La2O3树脂。采用热熔预浸机,将玄武岩纤维平纹织物预浸AG80/La2O3树脂,制备玄武岩纤维/AG80/La2O3平纹预浸料,其树脂含量是35wt%,面密度为300g/cm2。预浸过程中,树脂加热温度为80℃。得到玄武岩纤维/AG80/La2O3平纹预浸料之后,制备得到抗辐射玄武岩纤维/La2O3复合材料板材。

  实验测得本实例制得的玄武岩纤维/La2O3复合材料对141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.85cm,133Ba产生的356keVγ射线半吸收厚度为6.74cm,对137Cs产生的662keVγ射线半吸收厚度为7.45cm。此单向纤维复合材料板材拉伸强度达到1.3GPa,玻璃化转变温度256℃。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能、力学性能和耐热性能。

  实施例4

  以重量份计,称取50重量份微米级La2O3填料(平均粒径7~10μm)、50重量份微米级Gd2O3填料(平均粒径5μm)、100重量份去离子水和1.5 重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入所述微米级La2O3和Gd2O3填料,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化20分钟。将稀土氧化物/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性稀土氧化物。

  称量100份E51环氧树脂,40重量份的甲基六氢苯酐,28重量份钛酸酯表面改性稀土氧化物。将上述各组分混合并在常温下搅拌均匀,得到改性树脂。将得到的改性树脂和玄武岩纤维,按照真空灌注成型工艺要求制得不锈钢/稀土改性玄武岩纤维复合材料复合反应槽。

  实验测得本实例制得的复合反应槽对50-70keV射线有很强吸收作用,141Am产生的59.5keVγ射线半吸收厚度为0.25cm。可用作放射废水处理的离子交换容器等。此容器壁的冲击韧性可达3.0kJ/m2。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的抗辐射性能和力学性能。

  实施例5

  以重量份计,称取100重量份微米级Er2O3填料(平均粒径7~10μm)、1.5重量份螯合型钛酸酯偶联剂。将所述钛酸酯偶联剂溶解于100份去离子水中,然后加入上述Er2O3填料,在温度为25℃条件下搅拌均匀,并恒温活化18分钟。将混合稀土氧化物/去离子水溶液在80℃下减压蒸馏,将所得粉末用球磨机球磨,制得钛酸酯表面改性混合稀土氧化物。

  称量100份E51环氧树脂,40重量份的邻苯二甲酸酐,28重量份钛酸酯表面改性混合稀土氧化物。将各组分混合并在常温下搅拌均匀,得到改性树脂。将得到的改性树脂和玄武岩纤维,采用在线编织拉挤成型工艺,制备复合材料管材。

  此种复合材料管材可用于传输具有放射性的高压蒸汽,具有耐高压、耐腐蚀、辐射屏蔽的综合性能。此复合材料管材能够最大耐受20MPa内压,此时最大环向应力为480MPa。90天60℃盐水浸泡腐蚀条件下,拉伸性能衰减3%。证明本实施例得到的钨合金钢/玄武岩纤维复合材料罐体具有优异的力学性能。

  根据以上实施例能够知道,本发明中,玄武岩纤维含有较高含量的铁、锰等重核元素,重核元素提高了玄武岩纤维对高能电离辐射的吸收和散射作 用,与其他增强纤维相比,具有更好的射线屏蔽性能;稀土氧化物由于其特殊的原子能级,对10-80keV射线具有很强的光电吸收作用,能够弥补重核元素在此范围内的弱吸收区,从而显著提升玄武岩纤维复合材料对较宽能量范围射线的屏蔽性能。本发明使稀土氧化物、树脂基体和玄武岩纤维相互配合,互相作用,得到的防电离辐射复合材料能够同时具有良好的防辐射性能和力学性能。

  以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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