论文部分内容阅读
高分子材料由于重量轻、氢元素含量高，同时可以添加重核元素、快中子慢化剂及慢中子吸收剂，对中子防护具有较好的效果，因此关于防中子高分子材料的研究也越来越多。硼元素在很宽的中子能量范围内能有效地吸收中子，本文选取环氧树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇为原料，使用硼酸或氧化硼对其进行化学改性并达到掺硼的目的，从而制备出具有优良力学性能、耐热性，并具有有效吸收中子性能的复合材料。 首先以E-51、E-44环氧树脂为基体材料，203＃聚酰胺为固化剂，采用物理共混法和化学交联法，将硼化物作为填料混合到环氧树脂基体中，对固化产物进行力学性能测试、红外光谱、热分析、热中子屏蔽性能检测等，研究了偶联剂、固化剂、填料等因素对环氧树脂/硼化物复合材料力学性能、热性能、热中子屏蔽性能的影响。结果表明:硼酸或氧化硼与环氧树脂中的羟基发生缩合反应，形成B-O-C键。添加了6.5g硼化物后，树脂的抗拉强度和冲击韧度均有所降低，采用碳化硼作填料时环氧树脂复合材料具有良好的拉伸性能和抗冲击性能。偶联剂的加入提高了树脂的抗拉强度和冲击韧度，且添加量为1％时性能最好。硼化物的加入使环氧树脂的耐热性得到了显著的提高。纯环氧树脂呈脆性断裂特征，而碳化硼和氮化硼的加入提高了树脂的韧性。在m（环氧树脂）∶m（聚酰胺）∶m(氧化硼）∶m（碳化硼）∶m(KH550)=10∶6.5∶3.5∶6.5∶0.1时，环氧树脂/硼化物复合材料具有较好的力学性能，抗拉强度为33.79MPa，冲击韧度为5.72kJ/m2，且具有优良的热中子吸收性能，样品厚度为6mm时，屏蔽率达到了80％左右。 以线性酚醛树脂为原料，以硼酸与六亚甲基四胺为固化剂，经加热固化成型，制备硼酚醛树脂材料，并对其进行力学性能测试、红外光谱、热分析、热中子屏蔽性能检测等。结果表明:硼酸特有的三羟基结构，与酚醛树脂中的苄羟基(C-OH)和酚羟基（Ph-OH）缩合形成了-O-B-O-C-六元环结构。硼酸与六亚甲基四胺二者重量比为2∶1时硼酚醛树脂力学性能达到最佳。硼的引入使酚醛树脂发生主要热解时的温度较纯酚醛树脂高出约80℃。150℃左右物料开始固化，而且柔顺性的B-O-C键的生成，改善了酚醛树脂的韧性。硼含量为10％时的塑性较好。硼酚醛树脂具有有效吸收热中子的性能，样品厚度为20mm时屏蔽率达到70％左右。 用配制的酸性聚乙烯醇原液，采用碱性凝固浴，使原液遇碱而产生分子间交联，并风干制备成PVA膜，并对其进行力学性能测试、红外光谱测试、热分析等。结果表明:硼酸和聚乙烯醇羟基发生交联反应形成了B-O-C键网络结构。硼酸含量为10％时PVA膜抗拉强度最大，达到了103.25MPa。经硼酸改性后，PVA膜的韧性提高，并且热解温度较纯PVA膜提高了80℃左右，在600℃时的失重率不到70％。