專利名稱：一種鎢—高分子聚合物復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于材料工程領域，具體涉及一種鎢-高分子聚合物復合材料及其制備方法。
背景技術：
核電廠的反應堆是一個巨大的放射源，在核燃料裂變時會產生中子和Y輻射，裂變反應產生的裂變產物和活化反應產生的活化產物衰變時也會產生a、0和Y輻射，因此，核電站設施具有很大的潛在危險性，必須對其進行輻射屏蔽，以避免各種可能事故的發生。同時，核廢料的處理也至關重要。通常所說的核廢料包括中低放射性核廢料和高放射性核廢料兩類，前者主要指核電站在發電過程中產生的具有放射性的廢液、廢物，占到了所有核廢料的99%，后者則是指從核電站反應堆芯中換出來的燃燒后的核燃料，因為其具有高度放射性，俗稱為高放射廢料。在對以上核廢料進行無害化處理時，也需要進行必要的輻射屏蔽處理。現有技術中射線屏蔽材料多為金屬鉛，其屏蔽效果好、成本低且易于加工，然而， 鉛本身有毒性，含鉛的廢氣、廢水、廢渣等污染大氣、水源和農作物，可危及附近居民，因此以其它材料代替鉛應用于核輻射屏蔽領域勢在必行。研究表明，一種物質的防輻射能力與其原子序數及材料密度有關，原子序數越高、 材料密度越大，則屏蔽性能越好。鎢的原子序數為74，密度為19. 35g/cm3，具有良好的射線屏蔽性能，是用來做屏蔽材料的最佳之選，但鎢為高熔點難熔金屬，其成形加工困難，在應用時易于受到形狀限制。現有技術中以聚合物為基體，以鎢粉為填料制備高密度鎢-聚合物復合材料來解決上述問題，專利US5001354以天然橡膠乳液及鎢粉為原料制備的外科手套具有防輻射性能。專利US7304105B2以不同粒徑的鎢粉填充彈性體而生產出一種防輻射復合材料，該材料具有良好的柔韌性及加工性能，但需要三種不同粒徑的鎢粉互相搭配來提高鎢的裝載量，制造工藝復雜。現有技術中所使用的鎢粉通常是通過球磨等傳統研磨技術制得的，這樣制得的鎢粉顆粒團聚嚴重，形狀不規則，流動性和密實性較差，在復合材料中的裝載量較低，不易于在高分子基體中均勻分散，導致復合材料物理機械性能較差。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種物理機械性能好的鎢-高分子聚合物復合材料及其制備方法。本發明的技術方案如下—種鎢-高分子聚合物復合材料，包括以下重量份的組分高分子聚合物20 100
鎢粉950 1000
鎢纖維0 50
偶聯劑0.5 5
其他助劑0.5 I O。所述鎢纖維的直徑為10 30 ii m,長徑比為50 150。所述鎢粉為費氏粒度0. 4 m 60 m的一種鎢粉或幾種鎢粉的混合。所述高分子聚合物為塑料、橡膠或熱塑性彈性體中的一種或幾種。所述塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。所述橡膠包括天然橡膠、氟橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠中的一種或幾種。所述熱塑性彈性體苯乙烯類熱塑性彈性體、烯烴類熱塑性彈性體、雙烯類熱塑性彈性體、氯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類彈性體、聚酯類彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體、 含氟類熱塑性彈性體、有機硅類熱塑性彈性體中的一種或幾種。所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或稀土偶聯劑中的一種或幾種。所述其他助劑為增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯劑、硫化劑、硫化促進劑中的一種或幾種。一種制備所述鎢-高分子聚合物復合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(I)將鎢粉進行氣流粉碎；(2)將經氣流粉碎的鎢粉或該鎢粉及鎢纖維在摻雜鍋中不斷攪拌，并噴淋以乙醇稀釋的偶聯劑進行表面改性；(3)將高分子聚合物、經表面改性的鎢粉或該鎢粉與鎢纖維的混合物及其它助劑按照上述重量份混合、捏煉均勻制得喂料；(4)成形將喂料通過擠出機擠出成形，或通過注射機注射成形，或通過壓力成型機模壓成形；(5)后處理將所得制品進行剪裁、去角。本發明的有益效果是I、本發明的復合材料由以下重量配比的組分構成高分子聚合物20 100、鎢粉 950 1000、鎢纖維0 50、偶聯劑0. 5 5及其他助劑0. 5 10，與現有技術相比，除了具有良好的柔韌性和加工性能以外，本發明的復合材料中由于鎢的含量很高因而具有很好的射線屏蔽性能，同時由于添加有鎢纖維使得本發明的復合材料具有很好的機械強度和物理性能。2、本發明的復合材料所用鎢粉通過氣流粉碎并經表面改性制得。與現有技術相比，氣流粉碎工藝簡單且效率高，大大降低了鎢粉的團聚現象，所得鎢粉形狀規則，流動性好，進一步的，通過表面改性，使得鎢粉與高分子基體之間能夠更好的結合，使之易于在高 分子基體中均勻分散，裝載量高，用該鎢粉制得的本發明的復合材料具有良好的物理機械 性能。3、本發明的復合材料中添加有增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯劑、 硫化劑、硫化促進劑中的一種或幾種，使其耐侯性、耐化學性及耐有機溶劑性提高，具有很 廣的應用范圍，不僅可應用于射線屏蔽領域，亦可應用于隔振、配重、熱傳導、軍械彈藥等領 域。
具體實施例方式以下根據具體實施例對本發明進行進一步的說明和描述。實施例I高密度鎢-聚合物射線屏蔽復合材料配方為
權利要求
1.一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于包括以下重量份的組分高分子聚合物20 100鎢粉950 1000鎢纖維0 50偶聯劑0.5 5其他助劑0.5 I O。
2.如權利要求I所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述鎢纖維的直徑為10 30 μ m,長徑比為50 150。
3.如權利要求2所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述鎢粉為費氏粒度O. 4 μ m 60 μ m的一種鎢粉或幾種鎢粉的混合物。
4.如權利要求I至3中任一權利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述高分子聚合物為塑料、橡膠或熱塑性彈性體中的一種或幾種。
5.如權利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。
6.如權利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述橡膠包括天然橡膠、氟橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠中的一種或幾種。
7.如權利要求4所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述熱塑性彈性體包括苯乙烯類熱塑性彈性體、烯烴類熱塑性彈性體、雙烯類熱塑性彈性體、氯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類彈性體、聚酯類彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體、含氟類熱塑性彈性體、有機硅類熱塑性彈性體中的一種或幾種。
8.如權利要求I至3中任一權利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或稀土偶聯劑中的一種或幾種。
9.如權利要求I至3中任一權利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料，其特征在于所述其他助劑為增塑劑、防老劑、阻燃劑、抗紫外線劑、助交聯劑、硫化劑、硫化促進劑中的一種或幾種。
10.一種制備權利要求I至3中任一權利要求所述的一種鎢-高分子聚合物復合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將鎢粉進行氣流粉碎；(2)將經氣流粉碎的鎢粉或該鎢粉及鎢纖維在摻雜鍋中不斷攪拌，并噴淋以乙醇稀釋的偶聯劑進行表面改性；(3)將高分子聚合物、經表面改性的鎢粉或該鎢粉與鎢纖維的混合物及其它助劑按照上述重量份混合、捏煉均勻制得喂料；(4)成形將喂料通過擠出機擠出成形，或通過注射機注射成形，或通過壓力成形機模壓成形；(5)后處理將所得制品進行剪裁、去角。
全文摘要
本發明公開了一種鎢-高分子聚合物復合材料及其制備方法。本發明由以下重量配比的組分構成高分子聚合物20～100、鎢粉950～1000、鎢纖維0～50、偶聯劑0.5～5及其他助劑0.5～10，其中所用鎢粉通過氣流粉碎并經表面改性制得。本發明中的鎢粉密實性和流動性好，裝載量高。本發明的復合材料具有良好的物理機械性能，且耐侯性、耐化學性及耐有機溶劑性好，不僅可應用于射線屏蔽領域，亦可應用于隔振、配重、熱傳導、軍械彈藥等領域。
文檔編號C08L83/04GK102585330SQ20121001610
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者于洋, 宋久鵬, 莊志剛, 楊福民, 賴亞洲, 趙國璋 申請人:廈門虹鷺鎢鉬工業有限公司