本申请涉及中子屏蔽材料,具体涉及一种环氧树脂基组合物及其制备方法、中子屏蔽材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、中子是原子核的基本粒子之一,其具有较高的速度能使物质发生电离,产生放射性辐射,因此被广泛应用于国防科研、放射医学和原子能工业等领域。
2、核电机组投入运行过程中,会产生大量的中、低放射性核废料,这些废料统称为乏燃料。乏燃料须通过运输转移至乏燃料处理厂进行后处理。在运输的过程中,需要特制的乏燃料运输容器,以屏蔽乏燃料产生的辐射。乏燃料运输容器包括内壳和外壳,以及浇注于内壳和外壳之间的中子屏蔽材料,因此中子屏蔽材料要有较低的粘度,以方便浇注。同时,乏燃料具有一定的放射性,会不断产生衰变热,因此中子屏蔽材料须具备优异的阻燃性能,以满足中子屏蔽材料长时间稳定地在高温和高辐射环境下的工作需求。但现有的中子屏蔽材料存在粘度高、不易浇注且耐燃性能差的缺点。
技术实现思路
1、基于此,本申请提供一种环氧树脂基组合物及其制备方法、中子屏蔽材料及其制备方法和应用。本申请提供的环氧树脂基组合物兼备粘度低和阻燃性能优异的优点,能够较好地满足中子屏蔽材料的需求。
2、本申请的第一方面,提供一种环氧树脂基组合物,以重量份数计,包括以下组分:
3、环氧树脂基体 60份~70份、
4、固化剂 15份~20份、
5、有机阻燃剂 10份~15份,以及
6、中子吸收剂 0.5份~2份;
7、所述环氧树脂基体包括第一基体和第二基体,所述第一基体包括式(1-1)~式(1-2)中的一种或多种:
8、以及
9、;
10、所述第二基体包括式(1-3)~式(1-4)中的一种或多种:
11、以及;其中,m1、m2、m3和m4均为整数。
12、在其中一个实施例中,所述环氧树脂基体包括质量比为(1~4):(10~12)的第一基体和第二基体。
13、在其中一个实施例中,所述有机阻燃剂包括式(2-1)~式(2-6)中的一种或多种:
14、、、、
15、、以及
16、,其中,n为整数,且n<20。
17、在其中一个实施例中,所述的环氧树脂基组合物,以重量份数计,包括以下组分:
18、第一基体 5份~20份、
19、第二基体 65份~50份、
20、固化剂 15份~20份、
21、有机阻燃剂 10份~15份,以及
22、中子吸收剂 0.5份~2份。
23、在其中一个实施例中,所述固化剂包括酸酐类固化剂和芳香胺类固化剂中的一种或多种。
24、在其中一个实施例中,所述酸酐类固化剂包括邻苯二甲酸酐 、偏苯二甲酸酐、均苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐和四氯苯酐中的一种或多种。
25、在其中一个实施例中,所述芳香胺类固化剂包括间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、芳醚二胺和聚芳醚二胺中的一种或多种。
26、在其中一个实施例中,所述中子吸收剂包括氧化钇、氧化钆、碳化硼、二硼化锆和二硼化钛中的一种或多种。
27、在其中一个实施例中,所述中子吸收剂的d50粒径为2μm~30μm。
28、在其中一个实施例中,所述环氧树脂基组合物的氧指数≥30。
29、本申请的第二方面,提供一种本申请第一方面任一实施例所述的环氧树脂基组合物的制备方法,包括以下步骤:
30、按照重量份数,于60℃~80℃的条件下,混合所述环氧树脂基体、所述固化剂、所述有机阻燃剂以及所述中子吸收剂,制备所述环氧树脂基组合物。
31、本申请的第三方面,提供一种中子屏蔽材料,包括本申请第一方面任一项实施例所述的环氧树脂基组合物。
32、本申请的第四方面,提供一种中子屏蔽材料的制备方法,包括以下步骤:
33、提供本申请第一方面任一项实施例所述的环氧树脂基组合物;
34、将所述环氧树脂基组合物固化后,制备所述中子屏蔽材料。
35、在其中一个实施例中,所述固化的工艺参数包括:于90℃~110℃的条件下进行初步固化,于170℃~200℃的条件下进行二次固化。
36、本申请的第五方面,提供一种乏燃料运输容器,包括本申请第三方面所述的中子屏蔽材料。
37、本申请通过选用特定的环氧树脂基体与有机阻燃剂按照一定比例复配,并辅以固化剂,能够保证环氧树脂基组合物交联密度,使其具备优异的阻燃性能。同时,有机阻燃剂和环氧树脂基体的协同作用,能够为环氧树脂基组合物提供较高的氢含量,使其对快中子具备优异的慢化效果。此外,本申请提供的环氧树脂基组合物各组分均匀性优异,粘度较低,可实现乏燃料运输容器的随型制造。
1.一种环氧树脂基组合物,其特征在于,以重量份数计,包括以下组分:
2.根据权利要求1所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述环氧树脂基体包括质量比为(1~4):(10~12)的第一基体和第二基体。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述有机阻燃剂包括式(2-1)~式(2-6)中的一种或多种:
4.根据权利要求2所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,以重量份数计,包括以下组分:
5.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述固化剂包括酸酐类固化剂和芳香胺类固化剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述固化剂具有如下特征中的一种或多种:
7.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述中子吸收剂包括氧化钇、氧化钆、碳化硼、二硼化锆和二硼化钛中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述中子吸收剂的d50粒径为2μm~30μm。
9.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基组合物,其特征在于,所述环氧树脂基组合物的氧指数≥30。
10.一种权利要求1~9任一项所述的环氧树脂基组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
11.一种中子屏蔽材料,其特征在于,通过权利要求1~9任一项所述的环氧树脂基组合物固化得到。
12.一种中子屏蔽材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
13.根据权利要求12所述的中子屏蔽材料的制备方法,其特征在于,所述固化的工艺参数包括:于90℃~110℃的条件下进行初步固化,于170℃~200℃的条件下进行二次固化。
14.一种乏燃料运输容器,其特征在于,包括权利要求12所述的中子屏蔽材料。