防护材料发明专利

发明团队简介：

        辐射防护材料课题组隶属于材料科学与工程学院/环境友好能源材料国家重点实验室，由具有化学、材料、物理等专业背景的教师和研究人员组成，现有专职研究人员8人，兼职研究人员10人（其中外聘教授4人），在校研究生30余人。课题组围绕军民融合在核工艺、核安全与应急的需要，开展辐射防护与退役去污、氢同位素阻隔与分离、热存储与输运、介电储能等材料的科学研究与人才培养。课题组与中国工程物理研究院、中国核动力研究设计院、军事科学院防化研究院、中国原子能研究院、海军核化安全研究所、中核四0四有限公司等科研院所在科学研究和人才培养上长期保持着合作与交流。目前，团队已完成或正承担国防科工局乏燃料后处理科研专项项目1项、军品配套项目2项、国家自然科学基金项目8项。已在Appl. Phys. Lett., J. Membrane Sci., J. Phys. Chem. C等国际主流期刊上发表SCI论文80余篇；获授权国家发明专利20余项。获中国石油和化学工业科学技术奖二等奖一次，军队科技进步三等奖一次，四川省科技进步二等奖一次、三等奖一次，绵阳市科学技术一等奖一次，获省市技术鉴定成果六项。
      课题组以需求为牵引，问题为导向，围绕高分子材料多尺度结构演变规律，开展基础研究、应用基础研究、应用推广工作，目前主要研究方向分为射线防护材料、退役去污材料、氢同位素阻隔材料、热存储与输运材料和高分子电介质材料。

第一发明人：张全平：男，1984年12月出生，四川巴中人，博士，副研究员，硕士生导师。2014年6月毕业于四川大学高分子科学与工程学院材料加工工程专业，获工学博士学位；2014年7月进入环境友好能源材料国家重点实验室辐射防护材料课题组工作，以高分子材料多尺度结构演变规律为基础，开展辐射防护和介电储能材料及其可穿戴制品的研究工作；2020年2月至2021年2月，法国科学研究院保罗·帕斯卡研究所访问交流，开展可穿戴电子研究。主持国防科工局乏燃料后处理科研专项子课题1项，国家自然科学基金1项，省级项目1项，横向项目6项，校级项目3项；已在Applied Physics Letter, Journal of Materials Chemistry C, CrystEngComm等杂志发表研究论文60余篇；获得国家发明专利授权4项。

主持项目：
1. 乏燃料后处理科研专项项目/防中子辐射纤维及复合材料研究-课题一（子课题负责人），国防科技工业局，2021.01/2023.12；
2. 高性能环氧树脂及其复合材料研发，横向项目，2021.06/2022.06；
3. 新能源汽车绝缘件的耐久性研究，横向项目，2021.01/2021.06；
4. 中子/γ-rays防护用高填充硼酸铅/硅橡胶复合材料的强界面作用构筑，四川省科技厅，2019.01/2020.12；
5. 工程塑料老化行为分析及寿命预测，横向项目，2019.09/2020.06；
6. 高功率激光辐照效应实验，横向项目，2019.09/2019.11；
7. 超高速撞击试验用微米级合金薄膜加工，横向项目，2019.01/2019.06；
8. 纳米材料的r-rays防护机理研究，国家自然基金，2018.01/2018.12；
9. 新型n/γ响应材料的多尺度结构调控（子课题负责人），西科大-中物院共建材料学科项目，2017.06/2020.12；
10. 工程塑料使用寿命预测，横向项目，2015.10/2016.10；
11. 多核素混合污染设施退役工程技术研究，横向项目，2014.12/2015.12；
12. 低毒轻质高效抗γ射线的纳米材料，博士基金，2014.12/2017.12。

发明介绍

      本发明属于核辐射防护技术领域，公开一种硅橡胶辐射防护纳米 复合材料的制备方法，超声条件下羟基化处理辐射防护功能纳米结构，然后用硅烷偶联剂表面修饰，在辐射防护功能纳米结构表面引入官能团；其次， 将修饰后的辐射防护功能纳米结构、聚硅氧烷、交联剂、催化剂等混合，经 高速搅拌、压制和固化等步骤处理，获得柔性辐射防护纳米材料。本发明结 合辐射防护功能纳米结构和硅橡胶的各自特点，并实现纳米复合材料的界面 良好相容，使所制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料能具备优异辐射防护和 良好的力学强度与韧性；本发明制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料在涉核 操作、核应急及医疗卫生等领域具有较高的应用前景。

      (1)现有技术中，辐射防护功能填料密度普遍偏大，在与胶乳共混过程中易引 起功能填料沉降，导致其在橡胶基体中分散不均，尤其是高填充体系； (2)现有技术中，高填充橡胶/高密度填料复合材料的界面相容性通常不佳， 难以兼顾材料的辐射防护和力学强度与韧性。 解决上述技术问题的难度和意义： 如何以大量化学键连接功能纳米结构和橡胶基体是现有技术的难点。 解决此技术难点意义在于能有效地增强高填充橡胶纳米复合材料中功能结构 与橡胶基体之间的相互作用力，一方面可以避免因沉降引起的分散不均，另 一方面能够改善纳米复合材料的界面相容性，兼顾其辐射防护和力学强度与 韧性。 发明内容 针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种硅橡胶辐射防护纳米复合 材料的制备方法。

      本发明的有益效果在于： 本发明是一种硅橡胶辐射防护纳米复合材料制备方法，与现有技术相比，本发明提供硅橡胶辐射防护纳米复合材料制备方法，能够以极高比例(质量分数 0～90％)填充橡胶基体，有效地兼顾优异辐射防护和良好的力学强度与韧 性，获得轻量化柔性辐射防护材料。采用本方法制备的硅橡胶辐射防护纳米 复合材料(1mm)，热中子(0.025eV)防护效率为35％，伽马射线(105keV)防护 效率为83％。本制备方法操作简便、工艺稳定、具有很好的应用 价值。 本发明结合辐射防护功能纳米结构和硅橡胶的各自特点，并实现纳米复合材 料的界面良好相容，使所制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料能具备优异辐 射防护(防中子且/或防伽马射线)和良好的力学强度与韧性；本发明制备的硅橡胶辐射防护纳米复合材料在涉核操作、核应急及医疗卫生等领域具有较高 的应用前景，并提供操作简便、工艺稳定、防护极佳的制备新方法。