本发明属于辐射防护用材料技术领域，涉及一种耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术：
目前，应用最广的防辐射材料是含有高原子序数铅(如铅、软铅、有机铅玻璃)和钡(如有机钡玻璃)的材料。铅及其化合物有毒，且制备、使用和遗弃时会产生严重的环境污染，有机钡玻璃具有表面硬度低、防辐射性能差等缺点。随着各国逐步对铅及含铅材料生产和使用的限制以及人们对射线防护性能要求的提高，寻找一种环境友好且射线防护能力强的材料成为辐射防护领域一亟待解决的问题。
钨是一种化学性质稳定的金属，密度高达19.4g/cm3，是理想的防辐射材料；此外，钨不产生二次电子辐射；但是，钨金属具有硬度高、熔点高、脆等性质限制了其应用。作为射线的屏蔽材料，聚合物基钨复合材料的屏蔽性能非常重要，尤为重要的是聚合物/钨复合材料采用常规的熔融挤出、模压和注塑成型法，能够非常容易地制备出金属钨难以成型的复杂零部件。
稀土元素的k层吸收边(从镧的38.9kev到镥的63.3kev)，处于最佳诊断x射线吸收区，它们的化合物具有化学稳定性好、无毒、降解作用低、价格低廉的优点，是屏蔽诊断射线的理想材料。利用镧系元素制得的稀土/聚合物复合材料，具有良好的屏蔽效果，在与铅制品具有同样的防护能力下密度更低。
基体树脂半芳香族和芳香族耐高温尼龙由于在主链中导入了芳香环，耐热能力比脂肪族尼龙大大提高，吸水率下降，尺寸稳定性好，适用于高温高压的工作环境。
专利cn101074315a提供了一种高比重树脂的生产方法，虽然用到了聚酰胺，但是，聚酰胺的细度是80目以上的粉末，并未使用耐高温尼龙和有机稀土配合物。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种无毒、成型加工性优良、耐高温、冲击性能较好及x射线屏蔽效果良好的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料。
本发明的另一个目的是提供一种所述耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料，由以下重量份的组分制成：
所述耐高温尼龙树脂选自熔点为290～320℃的半芳香族尼龙或全芳香族尼龙中的至少一种；其中：所述半芳香族尼龙为聚对苯二甲酰癸二胺、聚邻苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰己二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚对苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺、聚邻苯二甲酰癸二胺中的至少一种；所述全芳香族尼龙为聚邻苯二甲酰胺或聚对苯二酰对苯二胺中的至少一种。
所述马来酸酐接枝耐高温尼龙中的耐高温尼龙为半芳香族尼龙或全芳香族尼龙中的至少一种；其中：所述半芳香族尼龙为聚对苯二甲酰癸二胺、聚邻苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰己二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚对苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺、聚邻苯二甲酰癸二胺中的至少一种物；所述全芳香族尼龙为聚邻苯二甲酰胺或聚对苯二酰对苯二胺中的至少一种。
所述有机稀土配合物为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥元素的甲基丙烯酸盐中的至少一种。
所述抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂1790的混合物。
所述钨粉为经偶联剂表面处理过的钨粉，平均粒径为0.4-40μm。
所述钨纤维为经偶联剂表面处理过的钨纤维，直径为10-50μm，长径比为100-500。
所述经偶联剂表面处理过的钨粉，处理方法包括以下步骤：
干燥的钨粉与水解偶联剂混合，加热进行反应，反应完全后抽滤、洗涤、再抽滤、加热干燥，得到所述经偶联剂表面处理过的钨粉。
所述干燥的钨粉是在温度为100-120℃的条件下，干燥1-5h。
所述钨粉与水解偶联剂的质量比是(0.1-5):1。
所述加热进行反应的温度为50-70℃，同时保持ph值为3-5，反应的时间为1-5h。
所述加热干燥的温度为100-120℃，时间为3-8h。
所述经偶联剂表面处理过的钨纤维，处理方法包括以下步骤：
干燥的钨纤维与水解偶联剂混合，加热干燥得到所述经偶联剂表面处理过的钨纤维。
所述钨纤维与水解偶联剂的质量比是(0.1-5):1。
所述干燥的钨纤维是在温度为100-120℃的条件下，干燥1-5h。
所述干燥的钨纤维与水解偶联剂混合的时间为1-10h。
所述加热干燥的温度为100-120℃，时间为3-8h。
所述水解偶联剂的制备方法包括以下步骤：硅烷偶联剂溶解到乙醇和蒸馏水的溶液中，所述硅烷偶联剂、乙醇、蒸馏水的比例范围是(10-30):(10-30):(40-80)，加热后加入草酸进行反应，加热的温度是50-70℃；草酸与硅烷偶联剂的质量比是(0.33-3):1；反应的时间为1-3h，调节ph值为3-5，得到所述水解偶联剂。
一种所述耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将经偶联剂表面处理过的钨粉500-700份、经偶联剂表面处理过的钨纤维60-100份、干燥的耐高温尼龙树脂60-100份、干燥的马来酸酐接枝耐高温尼龙15-25份、干燥的有机稀土配合物240-400份和抗氧剂1-3份混合均匀，加热升温、施压、保温保压、再次升温、再次保温保压、降温泄压，得到所述耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料。
所述加热升温的温度为260-300℃。
所述施压的压力为11-13mpa。
所述保温保压的时间为1-5h。
所述再次升温的温度为310-340℃。
所述再次保温保压的时间为1-5h。
所述降温泄压的温度是降至100℃以下。
所述干燥的耐高温尼龙树脂、干燥的马来酸酐接枝耐高温尼龙和干燥的有机稀土配合物是在温度为100-120℃的条件下，干燥4-8h。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明制备的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料，在加入钨粉的同时，采用钨纤维与耐高温尼龙树脂复合，从而使复合材料的机械性能得到了保障；所使用的有机稀土配合物与聚合物基体具有更好的相容性，从而保持了复合材料的机械性能；基体树脂半芳香族和芳香族耐高温尼龙由于在主链中导入了芳香环，耐热能力比脂肪族尼龙大大提高，吸水率下降，尺寸稳定性好，适用于高温高压的工作环境。
本发明制备的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料具有无毒、成型加工优良、耐高温、冲击性能较好及x射线屏蔽效果良好等特点；该材料在核设施、医疗器械、安检设备等领域有着广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1至7的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
水解偶联剂的制备方法包括以下步骤：硅烷偶联剂kh550溶解到乙醇和蒸馏水的溶液中，所述硅烷偶联剂kh550、乙醇、蒸馏水的比例范围是15:15:50，加热后加入草酸进行反应，加热的温度是60℃；草酸与硅烷偶联剂的质量比是1.5:1；反应的时间为2h，调节ph值为4，得到所述水解偶联剂。。
经偶联剂表面处理过的钨粉的处理方法包括以下步骤：
干燥的钨粉与水解偶联剂混合，干燥的钨粉是在温度为110℃的条件下，干燥3h，钨粉与水解偶联剂的比例是2.5:1，加热进行反应，水浴温度为60℃，同时用电动搅拌器以恒定的速度搅拌，同时保持ph值为4，反应的时间为3h；使硅烷偶联剂充分包裹在钨粉颗粒表面；对表面改性钨粉反应液进行抽滤，并多次用蒸馏水洗涤、再抽滤，将抽滤后的钨粉置于电热恒温鼓风干燥箱中加热干燥，温度为110℃，时间为6h，使水分完全挥发，得到所述经偶联剂表面处理过的钨粉。
经偶联剂表面处理过的钨纤维，处理方法包括以下步骤：
干燥的钨纤维与水解偶联剂混合5h，使钨纤维充分浸渍，干燥的钨纤维是在温度为110℃的条件下，干燥3h，干燥的钨纤维与水解偶联剂的比例是2.5:1；，将浸渍过的钨纤维置于电热恒温鼓风干燥箱中，加热干燥使水分完全挥发，得到所述经偶联剂表面处理过的钨纤维，加热干燥的温度为110℃，时间为6h。
将经偶联剂表面处理过的钨粉、经偶联剂表面处理过的钨纤维、干燥的耐高温尼龙树脂、干燥的马来酸酐接枝耐高温尼龙、干燥的有机稀土配合物和抗氧剂混合均匀，然后加入到模具中，将模具置于平板硫化仪中，干燥的耐高温尼龙树脂、干燥的马来酸酐接枝耐高温尼龙和干燥的有机稀土配合物是在温度为110℃的条件下，干燥6h；加热模具升温至280℃，施压12mpa，保温保压1.5h，再次升温至325℃，再次保温保压1.5h，降温至100℃以下泄压，得到所述耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料，脱模得到复合材料模压件，将模压件加工成测试所需样品。
实施例1至4的各组分的配方如表1所示。
表1
实施例5至7和对比例的各组分的配方如表2所示。
表2
实施例1至7得到的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料及对比例得到的材料的性能如表3所示。
表3
表3中悬臂梁冲击强度按照astmd256进行测试；利用ct机测定x射线穿透试样后的ct值和衰减率，通过ct值和衰减率，分析复合材料对x射线的屏蔽效果，ct值和衰减率越大，复合材料对x射线的屏蔽性能越好。
由表3的各项性能可以看出，实施例1的悬臂梁冲击强度最高，ct值和衰减率最大，为最佳实施例，使用了耐高温尼龙的实施例的热变形温度均高于使用普通聚酰胺尼龙对比例的热变形温度。由表3还可以看出，x射线穿透试样后衰减率皆大于95％。表明本发明制备的耐高温尼龙基x射线屏蔽复合材料具备了耐高温、冲击性能较好及x射线屏蔽效果良好等特点；该材料在核设施、医疗器械、安检设备等领域有着广阔的应用前景。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。