专利名称：一种阻燃铅硼聚乙烯复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射屏蔽材料，具体涉及铅硼聚乙烯复合材料。
背景技术：
铅硼聚乙烯是在聚乙烯中均匀地弥散铅粉、碳化硼粉等物质而复合而成的高效复合屏蔽材料。聚乙烯是碳氢化合物，含氢量高，对快中子有良好的减弱能力；硼吸收热中子，铅对γ辐射的屏蔽特别有效。铅硼聚乙烯具有屏蔽快中子、热中子和γ辐射的综合屏蔽效果，它的推广应用与传统的金属屏蔽材料比较，有助于屏蔽结构的简化、减轻屏蔽体的重量、缩小屏蔽体的体积。然而，铅硼聚乙烯易燃，这在一定程度上是个安全隐患。阻燃铅硼聚乙烯是在生产铅硼聚乙烯的基础上开发出的新型屏蔽材料，它不仅保持了铅硼聚乙烯的综合屏蔽特性，而且具有阻燃的特性。如申请号为200510116946.5的中国专利，公开了“一种铅硼聚乙烯复合屏蔽材料及其制备方法”，涉及添加“2重量份”的阻燃剂。所述的阻燃剂为“氢氧化铝、含磷化合物”，其氧指数仅为19～22，而在空气中实现阻燃，其材料的氧指数需大于28。因此，这种复合屏蔽材料的阻燃性能，在实际应用中也不如人意。
发明内容
本发明的目的在于在保持铅硼聚乙烯的综合屏蔽特性的基础上，提供一种阻燃级别达到GB4609-84中FV-1要求的阻燃铅硼聚乙烯复合材料。
本发明是这样实现的根据铅硼聚乙烯的组分、理化性能、屏蔽要求，添加尽量少的无毒高效硼酸锌复合阻燃剂，使铅硼聚乙烯不仅具有优良的综合屏蔽特性，而且具有GB4609-84中FV-1要求的阻燃特性的阻燃铅硼聚乙烯复合材料。
一种阻燃铅硼聚乙烯复合材料，包含有聚乙烯、铅粉、碳化硼粉、复合阻燃剂和硅烷偶联剂组份，各组份的重量份配比为聚乙烯15～22重量份、铅粉70～77重量份、碳化硼粉4～5重量份、复合阻燃剂2.8～3.8重量份、硅烷偶联剂0.2重量份。
所述复合阻燃剂为硼酸锌复合阻燃剂。
所述的硼酸锌复合阻燃剂，由该复合阻燃剂总重量10-20％的硼酸锌、60-70％的微胶囊包覆红磷和10-20％的酚醛树脂组成。
所述的铅粉粒径为80～120μm。
本发明的效果在于本发明提供的阻燃铅硼聚乙烯复合材料，具有优良的综合屏蔽特性及力学性能，其阻燃特性符合GB4609-84中FV-1的要求，阻燃性能好。
具体实施例方式
本发明的阻燃铅硼聚乙烯复合材料，由聚乙烯、铅粉、碳化硼粉、硼酸锌复合阻燃剂和硅烷偶联剂组成，各组份的配比为聚乙烯15～22重量份、铅粉70～77重量份、碳化硼粉4～5重量份、硼酸锌复合阻燃剂2.8～3.8重量份、硅烷偶联剂0.2重量份。
本发明中所用原料的规格铅粉Pb≥99.5％、粒径80～120μm。
碳化硼粉B4C≥98.6％、粒径≤63μm。
聚乙烯低密度聚乙烯或高密度聚乙烯。
硼酸锌复合阻燃剂粒径≤63μm本发明的阻燃铅硼聚乙烯复合材料的力学性能检测指标为密度 ≥3.3～3.5g/cm3总硼质量分数 ≥1.0～4.4％铅质量分数≥69.5～78.5％拉伸强度 σb≥9～12.0Mpa弯曲强度 σbb 11.0～16.0MPa冲击韧性 ≥12～15.0KJ/m2本发明的阻燃铅硼聚乙烯复合材料的制备工艺为公知技术，现结合实施例对本发明作进一步描述实施例1 阻燃铅硼聚乙烯复合材料I，其制备工艺如下1.混料取铅粉7700g、碳化硼粉500g、硼酸锌复合阻燃剂(由10％硼酸锌、70％微胶囊包覆红磷、20％酚醛树脂组成)280g、硅烷偶联剂(KH550)20g，放入双螺旋混料器中混匀；2.混炼将混料器中的原料放入高速混料器中，加入1500g聚乙烯，在高速混炼器中熔融搅匀；3.造粒从混炼器中取出物料，进行粉碎，然后将粉碎的物料送入双螺杆挤塑机造粒；4.成型在注塑成型机上制备出样块。
其样块的阻燃性能符合GB4609-84中FV-1要求；力学性能检测指标为密度 ≥3.5g/cm3总硼质量分数 ≥1.0％铅质量分数≥78.5％拉伸强度 σb≥10.0Mpa弯曲强度 σbb 11.0MPa冲击韧性 ≥14.0KJ/m2。
实施例2 阻燃铅硼聚乙烯复合材料II，其制备工艺如下1.混料取铅粉7000g、碳化硼粉400g、硼酸锌复合阻燃剂(由20％硼酸锌、60％微胶囊包覆红磷、20％酚醛树脂组成)380g、硅烷偶联剂(KH550)20g，放入双螺旋混料器中混匀；2.混炼将混料器中的原料放入高速混料器中，加入2200g聚乙烯，在高速混炼器中熔融搅匀；3.同实施例1；4.同实施例1。
其样块的阻燃性能符合GB4609-84中FV-1要求；力学性能检测指标为密度 ≥3.42g/cm3总硼质量分数 ≥1.0％铅质量分数≥77％拉伸强度 σb≥12.0Mpa弯曲强度 σbb16.0MPa
冲击韧性 ≥15.0KJ/m2。
实施例3 阻燃铅硼聚乙烯复合材料III，其制备工艺如下1.混料取铅粉7300g、碳化硼粉480g、硼酸锌复合阻燃剂(由20％硼酸锌、65％微胶囊包覆红磷、15％酚醛树脂组成)300g、硅烷偶联剂(KH550)20g，放入双螺旋混料器中混匀；2.混炼将混料器中的原料放入高速混料器中，加入1900g聚乙烯，在高速混炼器中熔融搅匀；3.同实施例1；4.同实施例1。
其样块的阻燃性能符合GB4609-84中FV-1要求；力学性能检测指标为密度 ≥3.3g/cm3总硼质量分数 ≥4.0％铅质量分数≥69.5％拉伸强度 σb≥9.0MPa弯曲强度 σbb13.0Mpa冲击韧性 ≥12.0KJ/m2。
权利要求
1.一种阻燃铅硼聚乙烯复合材料，其特征在于包含有聚乙烯、铅粉、碳化硼粉、复合阻燃剂和硅烷偶联剂组份，各组份的重量份配比为聚乙烯15～22重量份、铅粉70～77重量份、碳化硼粉4～5重量份、复合阻燃剂2.8～3.8重量份、硅烷偶联剂0.2重量份。
2.按照权利要求1所述的阻燃铅硼聚乙烯复合材料，其特征在于所述的复合阻燃剂，为硼酸锌复合阻燃剂。
3.按照权利要求2所述的阻燃铅硼聚乙烯复合材料，其特征在于所述的硼酸锌复合阻燃剂，为由复合阻燃剂总重量10-20％的硼酸锌、60-70％的微胶囊包覆红磷和10-20％的酚醛树脂组成的混合物。
4.按照权利要求1所述的阻燃铅硼聚乙烯复合材料，其特征在于所述的铅粉粒径为80～120μm。
全文摘要
本发明公开了一种阻燃铅硼聚乙烯复合材料，包含有聚乙烯、铅粉、碳化硼粉、复合阻燃剂和硅烷偶联剂组份，各组份的重量份配比为聚乙烯15～22重量份、铅粉70～77重量份、碳化硼粉4～5重量份、复合阻燃剂2.8～3.8重量份、硅烷偶联剂0.2重量份；所述复合阻燃剂为硼酸锌复合阻燃剂，它由复合阻燃剂总重量10－20％的硼酸锌、60－70％的微胶囊包覆红磷和10－20％的酚醛树脂组成；本发明阻燃铅硼聚乙烯复合材料，具有优良的综合屏蔽特性及力学性能，阻燃性能好，其阻燃特性完全符合GB4609－84中FV－1的要求。
文档编号C08K3/38GK101033313SQ20071004884
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者刘保金, 刘锦洪, 杨勇飞, 雷茂林, 黎志万, 谷明非 申请人:中国核动力研究设计院