丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料的制备及其性能研究

摘要

随着各个领域辐射技术的广泛应用，辐射防护问题越发明显。与传统防护材料相比聚合物基辐射防护材料具有质轻、便于成型、机械性能优异等特点。三元乙丙橡胶具有低密度、高填充性、耐老化性、耐腐蚀性、弹性而作为一种辐射防护材料；考虑到铅元素可能对人体的危害性，以及无机粉体与橡胶基体的相容性问题。选择了丙烯酸铅和聚丙烯酸铅粉体作为填料，三元乙丙橡胶作为基体。本文研究了不同的加工方式对三元乙丙橡胶复合材料的力学性能、辐射防护性能的影响，同时对耐辐照性能与原位聚合机理进行了探究，为辐射防护材料产业化提供数据支持，结果显示：
　　丙烯酸铅分别以聚合-混合、机械混合-聚合、溶液混合-聚合三种加工方式制备复合材料。溶液混合-聚合制备的S-100复合材料拉伸强度达到2.64MPa；机械混合-聚合制备的S-100复合材料拉伸强度达到2.53MPa；聚合-混合的加工方式制备的S-100复合材料只达到2.38MPa。三种复合材料的拉伸强度随粉体含量的增加逐渐提高；混合-聚合加工方式制备的复合材料的力学性能优于聚合-混合加工方式制备的复合材料。
　　复合材料对于射线的质量衰减系数，随着粉体含量的增加而提高，随着射线能量增加而逐渐降低。聚合-混合的加工方式制备2mm厚的S-100复合材料对105.31KeV的射线质量衰减系数可达到1.498cm2/g，机械混合-聚合制备的2mm厚的S-100复合材料对105.31KeV的射线质量衰减系数可达到1.582cm2/g，溶液混合-聚合制备的2mm厚的S-100复合材料对105.31KeV的射线质量衰减系数可达到1.598cm2/g，
　　将机械混合-聚合的加工方式制备的复合材料与硫化后纯的三元乙丙橡胶作对照实验，对其进行不同辐照剂量（0，30，100，160,220kGy）辐照，并探究复合材料在空气中的辐照老化作用，结果表明，复合材料对于辐照具有滞后性；表征了不同硫化时间的机械混合-聚合复合材料，结果表明，丙烯酸铅在三元乙丙橡胶基体中的“溶解-扩散-聚合-相分离”的反应过程，最终形成了纳米复合材料，并且提出了通过原位聚合机理。

目录

声明

１ 绪论

1.1 前言

1.2 物质与射线作用机理

1.3 材料屏蔽性能影响因素

1.4 现有辐射防护材料及其性能评价

1.5 三元乙丙橡胶及其应用

1.6 原位聚合法制备橡胶复合材料

1.7 选题的目的和研究内容

2 Poly-Pb(AA)2/EPDM复合材料的聚合-混合制备及性能研究

2.1 引言

2.2 实验原料及仪器

2.3 试样的制备

2.4 仪器及表征方法

2.5 聚丙烯酸铅的表征

2.6 复合材料SEM断面表征

2.7 复合材料力学性能分析

2.8γ射线屏蔽性能分析

2.9 本章小结

3 Pb(AA)2/EPDM复合材料的混合-原位聚合制备及性能研究

3.1 引言

3.2 实验原料及仪器

3.3 试样的制备

3.4 仪器及表征方法

3.5 丙烯酸铅以及丙烯酸铅/双2，5硫化剂混合体系的表征

3.6 复合材料断面形貌SEM表征

3.7 材料力学性能分析

3.8γ射线屏蔽性能分析

3.9 耐辐照性能测试

3.10 溶液共混法制备的Pb(AA)2/EPDM的聚合过程表征

3.11 丙烯酸铅/三元乙丙橡胶原位聚合机理

3.12 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果