基于氮化硼丙烯酸铅杂化填料的混合辐射场防护用柔性复合材料研究

• Published in: Hé jìshu Vol. 48
• Main Authors: 王 赛, 钟 奕宁, 王 凯凯, 常 树全, 宗 波, 唐 文偲, 王 志勇, 陈 芳雷, 李 达, 谭 西早
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: Science Press 01.08.2025
• Subjects: n-γ混合辐射场防护; 丙烯酸铅; 杂化填料; 柔性复合材料; 氮化硼
• ISSN: 0253-3219
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240485

n-γ混合辐射场防护对于核能和核技术安全利用具有重要意义。将不同类型的辐射防护功能填料与基体材料共混是制备柔性n-γ辐射防护复合材料的常用方法，但受限于辐射防护功能元素分布不均、填料-基体界面相容性较差等问题，复合材料的辐射防护性能和力学性能有待提升，亟须兼具中子和γ射线防护功能的新型一体化填料。通过硼酸辅助球磨氮化硼和含巯基偶联剂接枝，制备了巯基化氮化硼纳米片；通过氧化铅和丙烯酸反应，合成了丙烯酸铅；以巯基化氮化硼纳米片和丙烯酸铅分别作为中子和γ射线防护前驱体，利用巯基-烯点击化学反应制备了氮化硼-丙烯酸铅杂化填料，对其微观结构和形貌进行了全面表征并分析了其制备机理。以三元乙丙橡胶作为柔性基体材料，氮化硼-丙烯酸铅杂化填料作为功能填料，利用开炼和硫化技术制备了柔性复合材料，测试分析了其中子防护性能、γ射线防护性能和力学性能，结果表明：当杂化填料用量达到100 phr（Parts Per Hundred Rubber）时，柔性复合材料（2 mm厚度）的热中子屏蔽率达到50%，对低能γ射线（39 keV）的质量衰减系数达到3.494 cm2·g-1，拉伸强度为13.89 MPa，柔性复合材料表现出良好的综合性能。与主流商业防护产品相比，氮化硼-丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料在达到同等中子防护效果的条件下，厚度降低30%以上，且额外具备良好的γ射线防护性能，可为热中子和低能γ射线防护材料研发提供技术支撑。