NBR/PVC橡塑合金辐射防护材料的制备及性能研究

为了满足辐射防护的要求以及发展结构功能一体化柔性防护材料的需求,研制了一种新型的橡塑合金复合防护材料。通过力学性能和屏蔽性能测试发现,该复合材料具有较高的拉伸强度与断裂伸长率,且材料的中子与伽马屏蔽性能良好,随着功能填料含量的不断增加,中子和伽马屏蔽性能也不断提升,但材料的拉伸强度和断裂伸长率不断减小。辐照实验显示,电子束硫化后的样品比硫磺硫化后的样品拥有更出色的力学性能。综合考虑该材料良好的中子与伽马屏蔽性能、拉伸性能与柔韧性能等特性,其在形状较为复杂的核动力设施以及辐射防护服等领域具有较大的应用潜力。     

中子屏蔽材料的研究进展

中子屏蔽材料是一种具有快中子慢化性能的基体材料和具有吸收中子性能的吸收材料混合而成的屏蔽中子材料,目前已经广泛应用于医疗、农业、航空、核反应堆等领域。简述了中子屏蔽材料的一般要求,主要论述了多种类型的中子屏蔽材料现状和性能。对新型中子屏蔽材料进行了展望,指出开发具有随意裁剪、任意粘贴与包装性能与良好的力学和屏蔽性能相结合的柔性中子屏蔽材料是未来发展的趋势。     

硅橡胶泡沫复合材料的制备、性能与应用

硅橡胶泡沫材料作为一种新型的聚合物泡沫体系,保持了硅橡胶材料的耐高低温、抗紫外线、化学稳定性等特点的同时,也具备泡沫材料柔性轻质、压缩回弹性好等优异特性。将功能填料引入到硅橡胶泡沫体系中可以获得特定功能的硅橡胶泡沫复合材料,已成为近年来的研究热点。综述了近年来国内外硅橡胶泡沫复合材料的进展,主要回顾了硅橡胶泡沫材料的制备方法,并分析了各种制备方法的优缺点;总结了硅橡胶泡沫复合材料力学、热学、阻燃和导电性能的研究现状;在此基础上,介绍了功能型硅橡胶泡沫复合材料在油水分离、传感器、生物医药等领域的应用前景。最后,展望了硅橡胶泡沫复合材料的发展趋势。     

新型铅基复合屏蔽材料组织结构与性能

制备了一种新型B4C/Pb复合屏蔽材料,并对复合材料的微观结构、力学性能和屏蔽性能进行了测试和分析,结果表明:所制备的复合材料结构均匀,抗拉强度和布氏硬度分别达到48.2MPa和22.13HBS,能有效屏蔽快中子和γ射线,20mm厚度的这种屏蔽材料对热中子的吸收率达到95.9%.新型B4C/Pb复合屏蔽材料的制备工艺简便,材料的力学性能和耐热性能都较传统屏蔽材料铅硼聚乙烯有大幅提升,屏蔽性能优异,是一种很有发展前途的材料.     

透明LED石墨烯/苯基硅橡胶复合封装材料

采用化学接枝技术,利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、水合肼改性氧化石墨烯（GO）制备功能型石墨烯（FG）。将FG与苯基硅橡胶混合,采用氢化硅烷化法,在铂催化剂作用下制备了一种发光二极管（LED）封装用FG/苯基硅橡胶复合材料,考察了改性后FG结构、表面官能团变化以及其用量对FG/苯基硅橡胶复合材料力学性能及光学性能的影响,并分析了FG/苯基硅橡胶复合材料的微观相态及其热稳定性。结果表明:经KH-550改性后的FG表面附有特殊官能团,能提高其在苯基硅橡胶中的分散性。当苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% FG时,FG/苯基硅橡胶复合封装材料的透光率仍可达到85%以上,耐紫外老化性能和力学性有明显提高。FG/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为690 ℃、GO/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为623 ℃,而纯苯基硅橡胶的热分解温度为491 ℃,且FG/苯基硅橡胶复合材料的放热量始终比纯苯基硅橡胶略低。苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% 改性的FG,材料热分解温度提高了200 ℃,放热量有所减少,能更好满足功能型LED复合封装材料热稳定性能要求。      

低压缩永久变形导电炭黑/硅橡胶复合材料的制备与性能

为获得一种低压缩、永久变形及高回弹的导电屏蔽硅橡胶密封材料,以经偶联剂表面处理的炭黑作补强剂及导电填料,乙烯基硅橡胶生胶作基料,制备出一种导电炭黑/硅橡胶复合材料。研究了不同炭黑含量的导电炭黑/硅橡胶复合材料的力学性能、弹性、分散性以及电性能,采用SEM观察了炭黑在硅橡胶基体中的分布形貌,分析了导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电机制及屏蔽机制。结果表明:随着炭黑含量的增加,导电炭黑/硅橡胶复合材料的Shore A硬度由31增至70;拉伸强度先由3.31 MPa增至5.28 MPa,而后趋于稳定;拉断伸长率先由198%增至297%,然后再减小至210%;恒定压缩永久变形量先减小后增大,瞬间回弹率逐渐减小;由于"炭黑簇"的形成及导电通路的完善,导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电性能及屏蔽效能增强。     

乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料应用及研究现状

目的 了解国内外乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的类型,整理分析现有中子屏蔽材料的性能和特点,为应用于乏燃料运输和储存容器的中子屏蔽材料的研发提供一定参考。方法 综述国内外应用于乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的应用现状,对关键性能进行总结和比较,并提出其研究重点和发展趋势。结果 目前,硼化不锈钢、碳化硼/铝复合材料、硼铝合金、聚合物基复合材料和屏蔽混凝土等中子屏蔽材料已应用于乏燃料运输和储存容器。结论 随着核电厂高燃耗的发展趋势,未来乏燃料运输和储存容器对中子屏蔽材料的性能提出了更严格的要求,建议注重研发屏蔽性能优异、装配更换方便、耐辐照的中子屏蔽材料。     

热中子防护Gd/Al复合材料的设计

随着核电和核动力的发展,热中子防护材料需具备屏蔽性能好、质量轻和机械强度高等特点,而Al基复合材料特别是Al基稀土材料正具备这一特点,因此受到研究人员的广泛关注.本文针对热中子屏蔽Gd/Al复合材料,采用蒙特卡罗方法计算了材料的热中子透射率,通过对比分析得到功能粒子Gd对纯Al材料的中子透射率的改善效果要优于功能粒子B4 C的结论.当Gd/Al复合热中子屏蔽材料的厚度大于2 mm,Gd质量含量应不需大于6％.最后将本文的研究成果应用在乏燃料储存格架材料优化设计中,并得到Gd/Al复合材料辐射性能最佳配比是Gd质量含量4％、复合材料厚度3 mm.     

用于中子屏蔽的碳化硼/超高分子量聚乙烯复合材料研究

采用热压成型工艺,制备用于中子屏蔽的碳化硼/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,研究了热压温度、硅烷偶联剂添加量、碳化硼含量对材料的冲击强度、弯曲强度等性能的影响,通过FTIR,SEM及能谱分析偶联剂添加效果.同时研究了碳化硼含量对材料中子屏蔽效率的影响.结果表明,当成型温度小于200℃时,温度的提高对材料力学性能有提高作用;KH570硅烷偶联剂对碳化硼有较好的偶联作用,适当添加KH570增强了碳化硼与UHMWPE之间的结合力,当添加量超过3％(质量分数,下同)后,偶联剂在碳化硼表面形成多余吸附层,减弱了基体与颗粒之间的结合力,降低了冲击强度;碳化硼含量提高,颗粒的团聚增加,大颗粒在基体中形成缺陷,导致材料脆性增加,降低了材料冲击强度;中子衰减系数随碳化硼含量增加而提高,随样品厚度的增加而减小;样品厚度较薄时,材料主要吸收热中子,当样品厚度增加时,快中子在材料内部发生多次碰撞,能量降低后也被吸收掉.     

B_4C_P/PI聚酰亚胺复合薄膜耐高温及热中子辐照屏蔽性能研究

以耐高温型聚酰亚胺为基体,微米碳化硼(B_4C)为热中子吸收剂,采用粉体表面改性及超声湿混-热亚胺化成膜工艺成功制备了一系列B_4CP/PI聚酰亚胺复合薄膜,重点探讨了不同B_4C含量条件下复合薄膜的耐热性能和力学性能以及不同B_4C含量、不同复合薄膜厚度条件下复合材料的热中子屏蔽性能。研究表明:采用上述工艺,B_4C功能粒子在聚酰亚胺基体中可均匀分散;B_4CP/PI复合薄膜的耐热性随B_4C含量的增加显著提高,力学性能则呈相反趋势;所制备的B_4CP/PI复合薄膜表现出优异的热中子屏蔽性能,中子透射率I/I0随复合薄膜厚度增加及B_4C含量增加呈指数变化规律。据此,可通过材料结构设计,满足不同领域对该类耐高温中子防护材料的应用需求。     

功能/结构一体化中子屏蔽材料的研究现状

随着反应堆设计技术的发展,功能/结构一体化屏蔽材料成为一种发展趋势,要求中子屏蔽材料不仅具备中子屏蔽功能,而且可以兼作结构材料。中子屏蔽材料采用一体化设计可大幅简化屏蔽结构,实现屏蔽结构的轻量化和小型化。简述了功能/结构一体化中子屏蔽材料的设计要求和常见的热中子吸收核素。重点阐述了硼钢和具备功能/结构一体化潜力的铝基碳化硼复合材料、含Gd不锈钢、B/Pb复合材料的研究现状及存在问题。最后指出了功能/结构一体化中子屏蔽材料的发展方向。     

热硫化苯基硅生胶/碳化硼复合材料的制备及相关性能研究

以合成的热硫化苯基硅生胶为基体,碳化硼为中子吸收材料,白炭黑为补强填料,在过氧化二异丙苯(DCP)硫化作用下,制备了热硫化苯基硅生胶/碳化硼复合材料。分别采用FT-IR、SEM、TG、硬度计、电子万能试验机等对合成的热硫化苯基硅生胶分子结构及复合材料的形貌、热失重和力学性能进行了分析。结果表明,合成的热硫化苯基硅生胶以Si—O—Si为主链,同时还含有甲基、乙烯基和苯基侧基。碳化硼在复合材料中分散比较均匀。随着碳化硼含量的增加,复合材料的邵氏硬度逐渐增加,拉伸强度和热失重率逐渐降低。辐照使复合材料的密度、热失重率和力学性能均有一定程度的提高,且辐照剂量越大,变化越明显。复合材料耐温达450℃。     

中子和伽马射线综合屏蔽材料研究进展

核屏蔽设计的主要任务是屏蔽中子和γ射线,因此,兼具中子和γ射线综合屏蔽性能的屏蔽材料无疑是核屏蔽设计时的最佳选择。本文主要针对中子和γ射线综合屏蔽材料的种类、基质材料和性能进行了分析和综述,探讨了现有中子和γ射线综合屏蔽材料存在的主要问题,认为屏蔽材料的屏蔽性能与其他性能(如力学性能、耐热性等)之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题。最后,展望了未来中子和γ射线综合屏蔽材料的研究方向,指出结构功能一体化屏蔽材料的研究应用是未来一大发展趋势。     

钨/三元乙丙橡胶屏蔽复合材料的性能研究

通过改变原料配比,采用机械共混法制备了不同密度的钨/三元乙丙橡胶屏蔽复合材料,用转矩流变仪研究了高比例钨填充橡胶的混合过程,并对材料的微观形貌、力学性能和屏蔽进行表征分析。结果表明,在橡胶的体积分数大于43%时复合材料的流动模式与橡胶相似,反之则复合材料的流变模式接近于粉体;复合材料的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率随着密度的升高而降低,硬度则反之;复合材料的屏蔽性能随着密度的增大而增大,在保证屏蔽性能和力学性能下,优选密度为11.5g/cm~3的复合材料。     

MQ树脂增强硅橡胶及其透紫外影响因素分析

利用硅氢加成反应原理在铂金催化剂作用下和高温固化环境中制备了加成型液体硅橡胶,并通过乙烯基MQ树脂对硅橡胶进行强度改性;采用材料蠕变试验机、差示扫描量热仪对硅橡胶力学性能、热学性能进行研究,并对硅橡胶透紫外影响因素进行分析。实验结果表明,乙烯基MQ树脂可在硅橡胶中产生"集中交联"效应,随着乙烯基MQ树脂含量的增加,固化后硅橡胶的拉伸强度随之增加,而紫外透过率从整体上表现出先降低后增加的趋势。当乙烯基MQ树脂质量分数为80%时,高透紫外加成型液体硅橡胶具有良好的综合性能(拉伸强度5.57 MPa,断裂伸长率265.34%,350 nm下的透过率90.5%)。     

橄榄岩防辐射混凝土的试验研究

在辐射屏蔽混凝土中氢元素含量对于中子屏蔽具有重要作用,水中含有较大比例的氢元素,因此材料中的结晶水含量在辐射屏蔽混凝土制造中是一个关键因素。以富含结晶水(质量分数m6%)的橄榄岩为混凝土的粗、细集料,完成了混凝土配合比试验,配制了C30等级的防辐射混凝土。中子和γ射线屏蔽试验结果表明,同普通混凝土相比,橄榄岩混凝土中子辐射屏蔽性能明显增强,γ射线屏蔽性能也比较优异。     

PANI-HCl/PAN电磁屏蔽纳米纤维膜的制备与表征

用化学方法合成盐酸掺杂的导电聚苯胺,然后以静电纺丝技术制备PANI-HCl/PAN纳米柔性电磁屏蔽材料。利用红外光谱和扫描电镜分别对纳米纤维结构和形貌进行表征分析,并用电子万能试验机和矢量网络分析仪分别对导电聚苯胺薄膜的力学性能及屏蔽特性进行了测试和分析。结果表明,随着PANI-HCl含量的增加,纺丝溶液的电导率增加,纳米纤维直径减少,力学性能降低;PANI-HCl/PAN纳米薄膜的电磁屏蔽性能随着薄膜厚度的增加,电磁屏蔽性能提高,当薄膜厚度为91.04μm时,薄膜的电磁屏蔽效能达到20.38dB;同时,纳米纤维膜在低频段均表现良好的电磁屏蔽效果,在1～9MHz频率范围内,当聚苯胺的含量达到13%时,屏蔽率达到90%以上。     

超支化聚氨酯增韧环氧树脂的性能研究

采用超支化聚氨酯(HBPU)作为增韧剂,制备环氧树脂的复合材料,并测试其力学性能和热学性能,并对复合材料的断面进行微观形貌表征。结果表明:在HBPU的含量在10%(质量分数)时,冲击强度达到最大值(强度为32.02kJ·m-2)材料的冲击强度提高将近200%,弯曲性能也有所提高同样的变化趋势。复合材料的力学性能随着代数的增大而增大。复合材料的断面呈应力发白现象,电镜图片也呈现出蜂窝状,进一步验证了超支化聚氨酯的空穴化和相分离理论韧性机理的合理性。复合材料的Tg随添加量增加而下降,随代数增加而增加。     

B对Pb-Mg-Al-B屏蔽功能材料的显微组织与屏蔽性能的影响

利用立式高频感应炉制备出铸造Pb-Mg-Al-B屏蔽材料,并对其显微组织和屏蔽性能进行了研究。结果表明,随着B的添加,材料组织中AlB2颗粒增多;室温抗拉强度可达105MPa,布氏硬度为160;厚度为20mm、B含量为2.0%(质量分数)的Pb-Mg-Al-B屏蔽材料对能量为250、118和65keV的X射线屏蔽率分别为90.29%、99.22%和97.9%,对γ射线的屏蔽率达到49.75%(137Cs源)和34.21%(60Co源),对中子的屏蔽率高达92.7%,说明屏蔽材料具有强度高、X(γ)射线与中子屏蔽性能优异,具备结构-功能(屏蔽)一体化的特点。     

新型抗凝血纳米复合材料的制备及其性能研究

利用溶液插层法合成了新型的硅橡胶/氧化石墨-十六烷基三甲基溴化铵-肝素抗凝血纳米复合材料.通过FT-IR、XRD、SEM和机械性能测试了解改性氧化石墨微观纳米结构对材料宏观性能的影响;溶血试验和血小板粘附试验测定表明硅橡胶/改性氧化石墨抗凝血纳米复合材料的血液相容性得到极大的改善;这种新型的、兼具优良血液相容性和良好力学性能的复合材料可望在生物医学工程方面得到应用.