本发明涉及一种低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料及制备方法，属于功能高分子复合材料。
背景技术：
1、在我国，核电作为一种清洁能源受到了高度重视，近些年来取得了快速的发展。与传统的燃煤发电相比，核电发电具有明显的环保优势。然而，我们也必须认识到核电作为一种特殊的能源形式，核辐射对人体和环境有潜在的危害。为了确保公众和环境的安全，需要对核电站的辐射进行严格的监测和控制。不仅需要在停止运营后妥善的处理核废料，更需要在运营过程中确保辐射水平保持在安全范围内。
2、核工业中的核废水以及含有辐射的液体的运输都是通过管道进行的，管道的外围需要包覆具有屏蔽效果的材料来保证环境的安全。铅作为原子序数最大的非放射性元素，质地软、易加工，也能以分子级别分散的方式存在于铅橡胶、铅玻璃等，成为了防护高能射线的绝佳选择。基于铅良好的辐射防护能力，核工业中广泛的使用铅板及铅制成的包覆件作为屏蔽材料，但铅金属对人体具有很大的毒性，铅元素会在人体内积累并对人体造成严重的伤害，因此铅制品在加工、生产、使用过程中都会对人产生潜在危害。此外，对于管道三通等这种具有异形结构的构件，金属的加工难度也会变大，因此开发具有柔性、易加工、无毒且辐射防护效果较好的屏蔽材料比较重要。
3、本课题组深耕于防辐射橡胶方面的研究，目前已研制出阻燃型防辐射橡胶、防辐射防中子硅橡胶材料、耐辐射橡胶密封圈以及高钨粉填充量屏蔽橡胶等等，部分也已获得发明专利。其中一种高钨粉填充量的柔性屏蔽材料，选择w作为屏蔽填料，以橡胶作为基体，制备了具有良好阻燃及力学强度的柔性材料。随着研究的深入，申请人发现现有的高钨粉含量橡胶的力学性能达不到预期，钨粉的表面与橡胶基体的结合较差，在填充量较大时，橡胶复合材料的力学性能会急剧下降，导致材料的产品尺寸受到限制，因此，改善钨粉与橡胶基体的结合情况以提升复合材料的力学性能非常重要。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足之处，本发明选用等离子体对钨粉表面进行处理，结合包覆技术和偶联剂改善钨粉与橡胶的结合力，使之能够在足够高的钨粉填充量下保持较好的力学性能。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：
4、1)钨粉前处理：使用无水乙醇清洗钨粉表面并干燥；
5、2)钨粉表面包覆：清洗后的钨粉加入到ph值为4～8.5的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，加入钨粉质量0.4～2％的含邻苯二酚结构的化合物，超声分散，水浴加热搅拌一定时间，搅拌结束后进行抽滤，使用乙醇水溶液冲洗钨粉3～5次，烘干产物；
6、3)低温等离子体处理：称取步骤2)处理后的钨粉放入低温等离子机内，调节辉光放电的功率，抽真空，调节外加气体流速，1～10分钟后取出样品，将钨粉重新搅拌，同样的步骤再处理1～10分钟；
7、4)混炼胶的制备：使用开炼机塑炼橡胶30s，加入氧化锌、硬脂酸混炼2min，加入炭黑并对橡胶打三角包3～8次，加入步骤3)处理后的钨粉、偶联剂，打三角包5～8min，最后加入硫化剂，混炼均匀后压制成2mm厚的薄片，室温下放置16～24h；
8、5)硫化：将混炼好的橡胶放置于模具中，使用平板硫化机进行硫化，硫化温度为165±1℃，硫化时间15min。
9、进一步地，所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液的浓度为0.1mol/l，所述钨粉为球形钨粉，粒径为0.4μm、1～3μm、45μm、75μm中的任意一种。
10、进一步地，所述步骤1)中，水浴加热温度为40～80℃，调节转速300-800r/min，搅拌3～12h。
11、进一步地，所述含邻苯二酚结构化合物为多巴胺、单宁酸、邻苯二酚中的任意一种。
12、进一步地，所述步骤3)中，通入的气体是氧气、二氧化碳、氢气、甲烷、乙炔中的任意一种或多种。
13、进一步地，所述步骤3)中，辉光放电的功率控制在80～200w，处理时气体流速控制在1.8～3.6l/min。
14、进一步地，所述步骤4)中，偶联剂为kh540、kh550、kh560、kh570中的任意一种。
15、进一步地，所述使用的橡胶为氢化丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的任意一种。
16、进一步地，所述混炼胶中各组分重量份数为：橡胶100份、氧化锌2～4份、硬脂酸1～4份、炭黑10～40份、硫化剂dcp3～6份、偶联剂1～2份、钨粉150～250份。
17、本发明进一步提供如上所述的制备方法制得的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、1、使用含有对苯二酚结构的多巴胺、单宁酸等能够自聚合的物质作为钨粉的表面包覆材料，反应简单、操作容易，改性效果好，也能提升材料的辐射防护效果；
20、2、使用低温等离子体处理钨粉操作简单，能够活化钨粉的表面，提升钨粉与基体的结合力，使材料在钨粉含量较多的情况下仍能够保持较好的力学强度；
21、3、本发明操作简单，由于改性后的钨粉能够大幅提升相同含量钨粉下橡胶复合材料的力学强度，不仅可用于制备在辐射环境下使用的管道包覆材料，还可以用于制作防护服内衬等，具有广阔的应用前景。
1.一种低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液的浓度为0.1mol/l，所述钨粉为球形钨粉，粒径为0.4μm、1～3μm、45μm、75μm中的任意一种。
3.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，水浴加热温度为40～80℃，调节转速300-800r/min，搅拌3～12h。
4.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述含邻苯二酚结构化合物为多巴胺、单宁酸、邻苯二酚中的任意一种。
5.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，通入的气体是氧气、二氧化碳、氢气、甲烷、乙炔中的任意一种或多种。
6.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，辉光放电的功率控制在80～200w，处理时气体流速控制在1.8～3.6l/min。
7.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，偶联剂为kh540、kh550、kh560、kh570中的任意一种。
8.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述使用的橡胶为氢化丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的任意一种。
9.如权利要求1所述的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述混炼胶中各组分重量份数为：橡胶100份、氧化锌2～4份、硬脂酸1～4份、炭黑10～40份、硫化剂dcp3～6份、偶联剂1～2份、钨粉150～250份。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的低温等离子体改性钨粉的防辐射柔性屏蔽材料。