CN107573569A - 一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料及辐射板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料及辐射板，涉及屏蔽辐射板材技术领域，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：26‑33%，环氧树脂：8‑12%，铅砂：3‑5%，10BN：2.9‑4.0%，聚氨酯：1.1‑1.2%，偶联剂：0.7‑1.3%，793树脂：1.6‑2.2%，氢氧化铝：1.3‑1.4%，硫酸钡：1.0‑1.2%，6LiF：0.6‑1.1%，聚醚醚酮树脂：0.4‑0.7%，余量为稀土。
Description
技术领域
本发明涉及屏蔽辐射板材技术领域，特别是涉及一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料及辐射板。
背景技术
随着现代科技的高速发展，对能源的依赖越加强烈,一种看不见、摸不着的污染源日益受到各界的关注，这就是被人们称为“隐形杀手”的辐射,因此，如何减少辐射强度，有效防止辐射污染，保护环境，保护人体健康，一直受到广泛重视,中子是唯一一种能使其它物质具有放射性之电离辐射的物质，中子流与物质相互作用时，主要是与物质的原子核相互作用，由此易生成核碎片，进而引发次级放射(如X、伽马射线)。传统的防辐射板材大多是混泥土、重金属等材料制成，功能单一,其防辐射效果不理想，不能满足屏蔽混合辐射场的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提高防辐射板材的屏蔽辐射效果。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：26-33％，环氧树脂：8-12％，铅砂：3-5％，10BN：2.9-4.0％，聚氨酯：1.1-1.2％，偶联剂：0.7-1.3％，793树脂：1.6-2.2％，氢氧化铝：1.3-1.4％，硫酸钡：1.0-1.2％，6LiF：0.6-1.1％，聚醚醚酮树脂：0.4-0.7％，余量为稀土。
进一步的，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：26％，环氧树脂：8％，铅砂：3％，10BN：2.9％，聚氨酯：1.1％，偶联剂：0.7％，793树脂：1.6％，氢氧化铝：1.3％，硫酸钡：1.0％，6LiF：0.6％，聚醚醚酮树脂：0.4％，余量为稀土。
进一步的，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：33％，环氧树脂：12％，铅砂：5％，10BN：4.0％，聚氨酯：1.2％，偶联剂：1.3％，793树脂：2.2％，氢氧化铝：1.4％，硫酸钡：1.2％，6LiF：1.1％，聚醚醚酮树脂：0.7％，余量为稀土。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、按配比将环氧树脂、氢氧化铝和10BN加入到真空搅拌缸内，然后密闭真空搅拌缸，开始搅拌，并进行抽真空，搅拌25min，然后停止搅拌，打开真空搅拌缸；
b、像真空搅拌缸内加入高密度聚乙烯、铅砂、聚氨酯、偶联剂、793树脂、6LiF、聚醚醚酮树脂和稀土，抽真空开始搅拌，持续15min；
c、对硫酸钡进行干燥处理；
d、将硫酸钡与真空搅拌缸内的材料充分混合；
e、对步骤d中的材料利用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、干燥。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，包括复合吸收层，所述复合吸收层的两侧分别设有第一铅层和第二铅层，且所述第一铅层设置在复合吸收层靠近辐射源的一侧；
所述复合吸收层横截面呈波浪状，波浪状所述复合吸收层与第一铅层和第二铅层之间形成间隙，所述间隙内填充有屏蔽层。
进一步的，所述屏蔽层为屏蔽腻子层。
进一步的，所述复合吸收层由若干复合颗粒和若干铅球组成。
进一步的，所述复合颗粒和铅球的直径均为1.5mm-3mm。
进一步的，所述第一铅层和第二铅层相互远离的一侧均设有防粘层。
进一步的，所述防粘层为聚四氟乙烯层。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中把屏蔽层设为屏蔽腻子层，屏蔽腻子有着较强的屏蔽辐射效果，另外，屏蔽腻子固化后可以使复合吸收层与第一铅层以及第二铅层粘合起来，使板材结构比较稳定；
(2)本发明中复合吸收层由若干复合颗粒和若干铅球组成，复合颗粒用于吸收辐射，铅球掺杂其中，一方面可以对辐射进行阻挡，另一方面可以对辐射反射，改变辐射的路径，使辐射反射至复合吸收层内，增大了辐射在复合吸收层内的路径，一方面可以使复合吸收层充分的吸收辐射，另一方面由于改变了辐射的路径，从而降低了辐射穿透铅板二的能力，即提高了整个板材对辐射的屏蔽效果；
(3)本发明中复合颗粒和铅球的直径均为1.5mm-3mm，可以使复合吸收层内填充较多的复合颗粒，进而充分的吸收辐射；
(4)本发明中的防粘层可以防止灰尘粘附到第一铅层和第二铅层上，可以使板材表面较洁净；
(5)本发明中的复合吸收层中的高密度聚乙烯为基材，环氧树脂作为三大通用热固性树脂之一，其具有粘结性、化学稳定性和耐腐蚀性，另外环氧树脂是含氢量高的碳氢化合物，对快中子有良好的减弱能力，特别是环氧树脂对核辐射有较强的耐受力，在长期核辐射条件下，其物理机械性能相当稳定，添加的10BN和6LiF的中子吸收截面大，保证了中子屏蔽效果，聚醚醚酮树脂为耐高温聚合物，且由于其与纤维材料的结合力出色耐久性高柔软性出色，使得适合作为屏蔽材料，并且，由于氢密度高，有效地减少高速中子，其不仅能屏蔽中子，还可以防止α射线、β射线、质子、γ射线、X射线等的辐射，使得复合吸收层即能够较充分的吸收辐射，从而减少穿透板材的辐射量；
(6)第一铅层和第二铅层可以较大程度的阻挡中子伽玛辐射，复合吸收层用于吸收辐射，即辐射依次穿过第一铅层、复合吸收层、第二铅层，首先被第一铅层屏蔽一部分，其余部分穿过复合吸收层，被吸收一部分，剩余部分被第二铅层大部分屏蔽，且将复合吸收层设置成波浪状，可以增大复合吸收层的整体面积，从而增大对辐射的吸收程度，即减少辐射穿过板材的量，且在复合吸收层与第一铅层和第二铅层之间形成的间隙内填充有屏蔽层，可以进一步提高板材的屏蔽辐射效果。
附图说明
图1为本实施例用于提现复合吸收层的结构示意图。
其中：1、第一铅层；2、复合吸收层；21、复合颗粒；22、铅球；3、间隙；4、屏蔽腻子层；5、防粘层；6、第二铅层。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供的一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，结构如图1所示，其包括复合吸收层2，复合吸收层2的两侧分别设有第一铅层1和第二铅层6，且第一铅层1设置在复合吸收层2靠近辐射源的一侧，即辐射依次穿过第一铅层1、复合吸收层2和第二铅层6，辐射在穿过第一铅层1和第二铅层6时会被较大程度的屏蔽，在穿过复合吸收层2时会被较大程度的吸收。
复合吸收层2的横截面呈波浪状，波浪状的复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6之间形成间隙3，并在间隙3内填充有屏蔽层，屏蔽层为屏蔽腻子层4，屏蔽腻子层4有着较强的辐射屏蔽效果，且其可以粘合第一铅层1、第二铅层6以及复合吸收层2。
复合吸收层2由若干复合颗粒21和若干铅球22组成，复合颗粒21和铅球22的直径均为1.5mm-3mm，此外，屏蔽腻子层4填充在间隙3内时，会有部分屏蔽腻子进入到复合吸收层2的复合颗粒21之间，使复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6结合的更加稳定。
第一铅层1和第二铅层6相互远离的一侧均设有防粘层5，防粘层5为聚四氟乙烯层，可以使板材表面较洁净。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其化学成分及质量百分比含量为：高密度聚乙烯：26-33％，环氧树脂：8-12％，铅砂：3-5％，10BN：2.9-4.0％，聚氨酯：1.1-1.2％，偶联剂：0.7-1.3％，793树脂：1.6-2.2％，氢氧化铝：1.3-1.4％，硫酸钡：1.0-1.2％，6LiF：0.6-1.1％，聚醚醚酮树脂：0.4-0.7％，余量为稀土。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料的制备方法，包括如下步骤：
a、按配比将环氧树脂、氢氧化铝和10BN加入到真空搅拌缸内，然后密闭真空搅拌缸，开始搅拌，并进行抽真空，搅拌25min，然后停止搅拌，打开真空搅拌缸；
b、像真空搅拌缸内加入高密度聚乙烯、铅砂、聚氨酯、偶联剂、793树脂、6LiF、聚醚醚酮树脂和稀土，抽真空开始搅拌，持续15min；
c、对硫酸钡进行干燥处理；
d、将硫酸钡与真空搅拌缸内的材料充分混合；
e、对步骤d中的材料利用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、干燥。
实施例2：本实施例提供的一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，结构如图1所示，其包括复合吸收层2，复合吸收层2的两侧分别设有第一铅层1和第二铅层6，且第一铅层1设置在复合吸收层2靠近辐射源的一侧，即辐射依次穿过第一铅层1、复合吸收层2和第二铅层6，辐射在穿过第一铅层1和第二铅层6时会被较大程度的屏蔽，在穿过复合吸收层2时会被较大程度的吸收。
复合吸收层2的横截面呈波浪状，波浪状的复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6之间形成间隙3，并在间隙3内填充有屏蔽层，屏蔽层为屏蔽腻子层4，屏蔽腻子层4有着较强的辐射屏蔽效果，且其可以粘合第一铅层1、第二铅层6以及复合吸收层2。
复合吸收层2由若干复合颗粒21和若干铅球22组成，复合颗粒21和铅球22的直径均为1.5mm-3mm，此外，屏蔽腻子层4填充在间隙3内时，会有部分屏蔽腻子进入到复合吸收层2的复合颗粒21之间，使复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6结合的更加稳定。
第一铅层1和第二铅层6相互远离的一侧均设有防粘层5，防粘层5为聚四氟乙烯层，可以使板材表面较洁净。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：26-33％，环氧树脂：8-12％，铅砂：3-5％，10BN：2.9-4.0％，聚氨酯：1.1-1.2％，偶联剂：0.7-1.3％，793树脂：1.6-2.2％，氢氧化铝：1.3-1.4％，硫酸钡：1.0-1.2％，6LiF：0.6-1.1％，聚醚醚酮树脂：0.4-0.7％，余量为稀土。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：
a、按配比将环氧树脂、氢氧化铝和10BN加入到真空搅拌缸内，然后密闭真空搅拌缸，开始搅拌，并进行抽真空，搅拌25min，然后停止搅拌，打开真空搅拌缸；
b、像真空搅拌缸内加入高密度聚乙烯、铅砂、聚氨酯、偶联剂、793树脂、6LiF、聚醚醚酮树脂和稀土，抽真空开始搅拌，持续15min；
c、对硫酸钡进行干燥处理；
d、将硫酸钡与真空搅拌缸内的材料充分混合；
e、对步骤d中的材料利用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、干燥。
实施例3：本实施例提供的一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，结构如图1所示，其包括复合吸收层2，复合吸收层2的两侧分别设有第一铅层1和第二铅层6，且第一铅层1设置在复合吸收层2靠近辐射源的一侧，即辐射依次穿过第一铅层1、复合吸收层2和第二铅层6，辐射在穿过第一铅层1和第二铅层6时会被较大程度的屏蔽，在穿过复合吸收层2时会被较大程度的吸收。
复合吸收层2的横截面呈波浪状，波浪状的复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6之间形成间隙3，并在间隙3内填充有屏蔽层，屏蔽层为屏蔽腻子层4，屏蔽腻子层4有着较强的辐射屏蔽效果，且其可以粘合第一铅层1、第二铅层6以及复合吸收层2。
复合吸收层2由若干复合颗粒21和若干铅球22组成，复合颗粒21和铅球22的直径均为1.5mm-3mm，此外，屏蔽腻子层4填充在间隙3内时，会有部分屏蔽腻子进入到复合吸收层2的复合颗粒21之间，使复合吸收层2与第一铅层1和第二铅层6结合的更加稳定。
第一铅层1和第二铅层6相互远离的一侧均设有防粘层5，防粘层5为聚四氟乙烯层，可以使板材表面较洁净。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其化学成分及质量百分比含量包括：高密度聚乙烯：26-33％，环氧树脂：8-12％，铅砂：3-5％，10BN：2.9-4.0％，聚氨酯：1.1-1.2％，偶联剂：0.7-1.3％，793树脂：1.6-2.2％，氢氧化铝：1.3-1.4％，硫酸钡：1.0-1.2％，6LiF：0.6-1.1％，聚醚醚酮树脂：0.4-0.7％，余量为稀土。
一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：
a、按配比将环氧树脂、氢氧化铝和10BN加入到真空搅拌缸内，然后密闭真空搅拌缸，开始搅拌，并进行抽真空，搅拌25min，然后停止搅拌，打开真空搅拌缸；
b、像真空搅拌缸内加入高密度聚乙烯、铅砂、聚氨酯、偶联剂、793树脂、6LiF、聚醚醚酮树脂和稀土，抽真空开始搅拌，持续15min；
c、对硫酸钡进行干燥处理；
d、将硫酸钡与真空搅拌缸内的材料充分混合；
e、对步骤d中的材料利用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、干燥。
试验结果如下：
对比例：对比例为山东鑫鹏环保设备安装工程有限公司生产的吸收辐射颗粒；
将实施例1-实施例3与对比例进行使用对比试验，各项性能按照国家标准进行测定，试验条件与其他实验材料均相同，测试结果如表1所示：
表1
由表1可得，同样采用厚度为20mm的防辐射板材，实施例1-3中的辐射透射率均明显低于对比例的透射率，即实施例1-3中的防辐射板材的防辐射效果高于对比例，且由线性减弱系数可知，实施例1-3中的添加的环氧树脂和聚醚醚酮树脂是含氢量高的碳氢化合物，由于氢密度高，对快中子有良好的减弱能力，有效地减少高速中子，使得复合吸收层即能够较充分的吸收辐射，从而减少穿透板材的辐射量。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其特征在于：其化学成分及质量百分比含量为：高密度聚乙烯：26-33%，环氧树脂：8-12%，铅砂：3-5%，10BN：2.9-4.0%，聚氨酯：1.1-1.2%，偶联剂：0.7-1.3%，793 树脂：1.6-2.2%，氢氧化铝：1.3-1.4%，硫酸钡：1.0-1.2%，6LiF：0.6-1.1%，聚醚醚酮树脂：0.4-0.7%，余量为稀土。
2.根据权利要求1所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其特征在于：其化学成分及质量百分比含量为：高密度聚乙烯：26%，环氧树脂：8%，铅砂：3%，10BN：2.9%，聚氨酯：1.1%，偶联剂：0.7%，793 树脂：1.6%，氢氧化铝：1.3%，硫酸钡：1.0%，6LiF：0.6%，聚醚醚酮树脂：0.4%，余量为稀土。
3.根据权利要求1所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料，其特征在于：其化学成分及质量百分比含量为：高密度聚乙烯：33%，环氧树脂：12%，铅砂：5%，10BN：4.0%，聚氨酯：1.2%，偶联剂：1.3%，793 树脂：2.2%，氢氧化铝：1.4%，硫酸钡：1.2%，6LiF：1.1%，聚醚醚酮树脂：0.7%，余量为稀土。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的复合颗粒材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、按配比将环氧树脂、氢氧化铝和10BN加入到真空搅拌缸内，然后密闭真空搅拌缸，开始搅拌，并进行抽真空，搅拌25min，然后停止搅拌，打开真空搅拌缸；
b、像真空搅拌缸内加入高密度聚乙烯、铅砂、聚氨酯、偶联剂、793 树脂、6LiF、聚醚醚酮树脂和稀土，抽真空开始搅拌，持续15min；
c、对硫酸钡进行干燥处理；
d、将硫酸钡与真空搅拌缸内的材料充分混合；
e、对步骤d中的材料利用双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、干燥。
5.一种高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：包括复合吸收层（2），所述复合吸收层（2）的两侧分别设有第一铅层（1）和第二铅层（6），且所述第一铅层（1）设置在复合吸收层（2）靠近辐射源的一侧；
所述复合吸收层（2）横截面呈波浪状，波浪状所述复合吸收层（2）与第一铅层（1）和第二铅层（6）之间形成间隙（3），所述间隙（3）内填充有屏蔽层。
6.根据权利要求5所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：所述屏蔽层为屏蔽腻子层（4）。
7.根据权利要求5所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：所述复合吸收层（2）由若干复合颗粒（21）和若干铅球（22）组成。
8.根据权利要求5所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：所述复合颗粒（21）和铅球（22）的直径均为1.5mm-3mm。
9.根据权利要求5所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：所述第一铅层（1）和第二铅层（6）相互远离的一侧均设有防粘层（5）。
10.根据权利要求6所述的高性能屏蔽中子伽玛辐射的辐射板，其特征在于：所述防粘层（5）为聚四氟乙烯层。
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