一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料及其制備方法，本發明專利技術涉及復合材料及其制備方法。本發明專利技術是要解決有望用于空間輻射防護材料的聚乙烯，熱穩定性差，且純鋁防護中子輻照效果差的技術問題。材料由聚乙烯樹脂、納米鉭、納米氮化硼、偶聯劑和無水乙醇制成；方法：一、稱取；二、制備混合液；三、制得改性的納米鉭/納米氮化硼；四、制得納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料。本發明專利技術得到的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料，熱穩定性能好，對中子的空間防護能力優異。本發明專利技術制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料用于航天器輻射防護領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料及其制備方法。
技術介紹
航天技術的飛速發展，要求航天器系統能夠經得住空間的各種輻照環境，因此，對空間輻射防護材料的研究具有日益重要的意義。傳統的輻射防護材料以鋁為主，由于鋁經過質子或重離子輻照后會產生二次中子，生物學數據研究表明，中子的出現極大地危害著宇航員的健康，甚至導致癌癥。研究表明，由于低原子序數的材料(含氫量高的材料)單位體積內含有少量的中子，經過輻照后產生更少的二次中子，因此，含氫量高的材料具有最好的輻射防護效果。聚乙烯分子中含有一個碳原子、兩個氫原子，含量氫高，具有較高的輻射防護效率。因此，在航天器輻射防護方 面具有廣闊的應用前景。然而，在空間環境中，聚乙烯用做輻射防護材料時，熱穩定性能差，大大地限制了聚乙烯作為輻射防護材料在航天器上的應用。綜上所述，目前聚乙烯，熱穩定性差，且純鋁防護中子輻照效果差的技術問題。
技術實現思路
本專利技術是要解決有望用于空間輻射防護材料的聚乙烯，熱穩定性差，且純鋁防護中子輻照效果差的技術問題，而提供。一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料按質量份數由30份 90份的聚乙烯樹脂、5份 50份的納米鉭、I份 10份的納米氮化硼、I份 15份的偶聯劑和2份 280份的無水乙醇制成；其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種混合；納米氮化硼為二維納米氮化硼單層，二維納米氮化硼單層的厚度為0.。!!!!! ^^!!!，面積為^!!!2 20 u m2 ;納米鉭的粒徑為Inm lOOOnm。其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的幾種混合時，以任意比例混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中幾種混合時，以任意比例混合。一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的制備方法，具體是按照以下步驟制備的一、按質量份數稱取30份 90份的聚乙烯樹脂、5份 50份的納米鉭、I份 10份的納米氮化硼、I份 15份的偶聯劑和2份 280份的無水乙醇；其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種混合；納米氮化硼為二維納米氮化硼單層，二維納米氮化硼單層的厚度為0. 2nm IOnm,面積為I u m2 20 u m2 ;納米組的粒徑為Inm IOOOnm ；二、將步驟一稱取的納米鉭、納米氮化硼和無水乙醇混合均勻，放入分散器中，控制轉速為80r/min 120r/min,保持Ih 12h,得到混合液A ；三、向步驟二得到的混合液A中加入步驟一稱取的偶聯劑，混合均勻，得到混合液B，將混合液B在溫度為50°C 120°C條件下，控制攪拌速度為80r/min 120r/min，保持Ih 15h，再抽濾烘干，得到改性的納米鉭/納米氮化硼；四、將步驟三得到的改性的納米鉭/納米氮化硼和步驟一稱取的聚乙烯樹脂加入高混機中，控制轉速為80r/min 120r/min,保持5min 60min,得到混合物,再將混合物加入模具中，在壓力機的溫度為175°C 240°C，壓力為5MPa 45MPa條件下，壓制Imin 40min,得到納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子福射防護復合材料。其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的幾種混合時，以任意比例混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中幾種混合時，以任意比例混合。本專利技術的有益效果是本專利技術以聚乙烯樹脂作為載體樹脂，并添加常規的功能性助劑以及納米鉭和納米氮化硼，得到的一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料，熱穩定性能指標得到很大提升，普通聚乙烯的初始分解溫度一般為310°C 390°C，而本專利技術制備的一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的初始分解溫度為400°C 520°C，其熱穩定性能好，此外傳統的輻射防護材料純鋁，滿足了航天器對材料熱穩定性的要求，但相同質量厚度下純鋁過濾中子的效率低，為了達到防輻射效果，必須增加鋁防護層的厚度，從而使航天器的重量增加，本專利技術制備的一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料，不僅具有良好的熱穩定性，且在相同質量厚度下，與純鋁相比，相同能量的中子經過納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料后吸收劑量降低了 0.1 0. 7倍，綜合性能優異，且具有質輕、分散性好、熔體流動性好、加工性能優良和常溫及低溫抗沖擊性能優良的特點，在航天器輻射防護上有廣泛的應用前景。本專利技術制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料用于航天器輻射防護領域。附圖說明圖1為實施例一制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料和聚乙烯的熱穩定性曲線圖，其中，“——”代表實施例一制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的熱穩定性曲線，“一”代表聚乙烯的熱穩定性曲線；圖2為實施例二制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料和聚乙烯的熱穩定性曲線圖，其中，“——”代表實施例二制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的熱穩定性曲線，“一”代表聚乙烯的熱穩定性曲線；圖3為實施例三制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料和聚乙烯的熱穩定性曲線圖，其中，“——”代表實施例三制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的熱穩定性曲線，“一”代表聚乙烯的熱穩定性曲線；圖4為實施例四制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料和聚乙烯的熱穩定性曲線圖，其中，“——”代表實施例四制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的熱穩定性曲線，“一”代表聚乙烯的熱穩定性曲線；圖5為實施例一制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料與純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線圖，其中，“——”代表實施例一制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料中子輻照后吸收劑量測試曲線，“一-”代表純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線；圖6為實施例二制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料與純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線圖，其中，“——”代表實施例二制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料中子輻照后吸收劑量測試曲線，“一-”代表純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線；圖7為實施例三制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料與純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線圖，其中，“——”代表實施例三制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料中子輻照后吸收劑量測試曲線，“一-”代表純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線；圖8為實施例四制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料與純鋁中子輻照后吸收劑量測試曲線圖示，其中，“——”代表實施例四制備的納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種納米鉭/納米氮化硼?聚乙烯空間中子輻射防護復合材料，其特征在于一種納米鉭/納米氮化硼?聚乙烯空間中子輻射防護復合材料按質量份數由30份～90份的聚乙烯樹脂、5份～50份的納米鉭、1份～10份的納米氮化硼、1份～15份的偶聯劑和2份～280份的無水乙醇制成；其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種混合；納米氮化硼為二維納米氮化硼單層，二維納米氮化硼單層的厚度為0.2nm～10nm，面積為1μm2～20μm2；納米鉭的粒徑為1nm～1000nm。
【技術特征摘要】
1.一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料，其特征在于一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料按質量份數由30份 90份的聚乙烯樹脂、5份 50份的納米鉭、I份 10份的納米氮化硼、I份 15份的偶聯劑和2份 280份的無水乙醇制成；其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種混合；納米氮化硼為二維納米氮化硼單層，二維納米氮化硼單層的厚度為O. 2nm 10nm，面積為I μ m2 20 μ m2 ;納米鉭的粒徑為Inm lOOOnm。2.制備權利要求1所述的一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的方法，其特征在于一種納米鉭/納米氮化硼-聚乙烯空間中子輻射防護復合材料的制備方法，具體是按照以下步驟制備的一、按質量份數稱取30份 90份的聚乙烯樹脂、5份 50份的納米鉭、I份 10份的納米氮化硼、I份 15份的偶聯劑和2份 280份的無水乙醇；其中，聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種混合；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑和硼酸酯偶聯劑中的一種或幾種混合；納米氮化硼為二維納米氮化硼單層，二維納米氮化硼單層的厚度為O.2nm IOnm,面積為I μ m2 20 μ m2 ;納米組的粒徑為Inm IOOOnm ；二、將步驟一稱取的納米鉭、納米氮化硼和無水乙醇混合均勻，放入分散器中，控制轉速為80r/min 120r/min,保持Ih 12h,得到混合液A ；三、向步驟二得到的混合液A中加入步驟一稱取的偶聯劑，混合均勻，得到混合液B，將混合液B在溫度為50°C 120°C條件下，控制攪拌速度為80r/min 120r/min，保持Ih 15h，再抽濾烘干，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李興冀，楊劍群，芮二明，高峰，何世禹，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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