專利名稱：一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于空間帶電粒子輻射防護的復合材料的領域。
背景技術：
航天器在軌運行期間一直受到各種空間環境的作用，其中空間輻射損傷問題是最突出的問題。經過多年的發展，傳統的輻射防護材料以鋁為主。為了達到防輻射效果，必須增加鋁防護層的厚度，從而使航天器的重量增加，航天器輕量化問題一直是設計師們關注的熱點問題。研究表明，輕元素在抗輻射損傷方面比重元素更加有效，也就是說輻射防護效率隨著原子序數的降低呈增加趨勢。聚乙烯分子中含有一個碳原子、兩個氫原子，含氫量非常高，因此具有較高的輻射防護效率。然而，聚乙烯作為輻射防護材料時，由于熱分解導致的“析氣現象”將嚴重制約其使用范圍。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的輻射防護材料中，鋁防護層存在密度大而導致使用的重量大，采用聚乙烯材料做為輻射防護材料時存在著由于其熱穩定性較差，嚴重制約其使用范圍的問題，而提供了一種`用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料。本發明的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹脂、f 50份的納米鉭和O. 5^20份的偶聯劑制成。本發明的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行—、按重量份數稱取廣99份的聚乙烯樹脂、2 50份的納米鉭和O. 5^20份的偶聯劑；二、將質量百分含量為99. 7%的乙醇與填充劑按質量比為1:2 4的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散f 10h，得混合物；三、將步驟二的混合物與步驟一稱取的偶聯劑按質量比為25 Γ5的比例混合均勻，在溫度為50°C 140°C的條件下，控制轉速為8(Tl20r/min，攪拌I 15h，抽濾，烘干，得到改性的納米鉭；四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的改性的納米鉭按質量比為24 Γ25的比例混合均勻，加入到高混機中，混合2(T80min，然后轉至壓力機中，在溫度為175 240°C，壓力為5 45MPa的條件下，壓制lmirT40min，得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料；其中所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。本發明的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的應用是用于作為空間電子輻射防護材料。本發明包含以下有益效果本發明的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭，可以在不影響材料原有優異性能的基礎上改進材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做為輻射防護材料，使其密度大大降低，有效的解決了鋁防護層重量大的弊端；由于摻雜了納米鉭，本發明所制備的聚乙烯復合材料熱穩定性相對于純聚乙烯提高了 59Γ35%，經過電子輻照后劑量探測器探測的吸收劑量相對于純鋁降低了 O. Γ0. 7倍。本發明的聚乙烯復合材料中加入了納米鉭，由于納米鉭的密度大，當電子入射到材料時，易于發生較大的散射，使得電子在材料中的能量損失增加，提高了該材料防護電子的效果。
圖1為試驗I的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的熱穩定性曲線圖，其中，I為含有10%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純聚乙烯的熱穩定性曲線；圖2為試驗I的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的電子吸收劑量曲線圖；其中，I為含有10%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純鋁的熱穩定性曲線；
圖3為試驗2的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的熱穩定性曲線圖；其中，I為含有20%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純聚乙烯的熱穩定性曲線；圖4為試驗2的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的電子吸收劑量曲線圖；其中，I為含有20%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純鋁的熱穩定性曲線；圖5為試驗3的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的熱穩定性曲線圖；其中，I為含有30%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純聚乙烯的熱穩定性曲線；圖6為試驗4的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的電子吸收劑量曲線圖；其中，I為含有30%納米鉭的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料熱穩定性曲線，2為純鋁的熱穩定性曲線。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹脂、f 50份的納米鉭和O. 5^20份的偶聯劑制成。本實施方式的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭，可以在不影響材料原有優異性能的基礎上改進材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做為輻射防護材料，使其密度大大降低，有效的解決了鋁防護層重量大的弊端；由于摻雜了納米鉭，本實施方式所制備的聚乙烯復合材料熱穩定性相對于純聚乙烯提高了 59Γ35%，經過電子輻照后劑量探測器探測的吸收劑量相對于純鋁降低了 O. Γ0. 7倍。本實施方式的聚乙烯復合材料中加入了納米鉭，由于納米鉭的密度大，當電子入射到材料時，易于發生較大的散射，使得電子在材料中的能量損失增加，提高了該材料防護電子的效果。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是所述的聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種按任意比混合。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹月旨、2 40份的納米鉭和f 15份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹月旨、2 30份的納米鉭和f 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由5(Γ99份的聚乙烯樹月旨、2 30份的納米鉭和I 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由7(Γ99份的聚乙烯樹月旨、2 30份的納米鉭和I 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由89份的聚乙烯樹脂、10份的納米鉭和I份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 900g/cnT0. 980g/cm3。其它與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 900g/cnT0. 960g/cm3。其它與具體實施方式
一至九之一相同。
具體實施方式
i^一 本實施方式與具體實施方式
一至十之一不同的是所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 905g/cm3"O. 950g/cm3。其它與具體實施方式
一至十之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至i^一之一不同的是所述的納米鉭的粒徑為O. OOf 100 μ m。其它與具體實施方式
一至i^一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十二之一不同的是所述的納米鉭的粒徑為Γ ΟΟμπι。其它與具體實施方式
一至十二之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十三之一不同的是所述的納米鉭的粒徑為O. 00Γ1 μ m。其它與具體實施方式
一至十三之一相同。
具體實施方式
十五本實施方式的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行一、按重量份數稱取1 99份的聚乙烯樹脂、2 50份的納米鉭和O. 5 20份的偶聯劑；二、將質量百分含量為99. 7%的乙醇與填充劑按質量比為1:2 4的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散f 10h，得混合物；三、將步驟二的混合物與步驟一稱取的偶聯劑按質量比為25 Γ5的比例混合均勻，在溫度為50°C 140°C的條件下，控制轉速為8(Tl20r/min，攪拌I 15h，抽濾，烘干，得到改性的納米鉭；四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的改性的納米鉭按質量比為24 Γ25的比例混合均勻，加入到高混機中，混合2(T80min，然后轉至壓力機中，在溫度為175 240°C，壓力為5 45MPa的條件下，壓制lmirT40min，得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合 材料；其中所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。本實施方式的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭，可以在不影響材料原有優異性能的基礎上改進材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做為輻射防護材料，使其密度大大降低，有效的解決了鋁防護層重量大的弊端；由于摻雜了納米鉭，本實施方式所制備的聚乙烯復合材料熱穩定性相對于純聚乙烯提高了 59Γ35%，經過電子輻照后劑量探測器探測的吸收劑量相對于純鋁降低了 O. Γ0. 7倍。本實施方式的聚乙烯復合材料中加入了納米鉭，由于納米鉭的密度大，當電子入射到材料時，易于發生較大的散射，使得電子在材料中的能量損失增加，提高了該材料防護電子的效果。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
十五不同的是所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。其它與具體實施方式
十五相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
十五或十六不同的是所述的聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種按任意比混合其它與具體實施方式
十五或十六相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
十五至十七之一不同的是所步驟一中所述的按重量份數稱取廣99份的聚乙烯樹脂、2 40份的納米鉭和f 15份的偶聯劑。其它與具體實施方式
十五至十七之一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
十五至十八之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹脂、2 30份的納米鉭和f 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
十五至十八之一相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
十五至十九之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由5(Γ99份的聚乙烯樹脂、2 30份的納米鉭和f 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
十五至十九之一相同。
具體實施方式
二i^一 本實施方式與具體實施方式
十五至二十之一不同的是所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由7(Γ99份的聚乙烯樹脂、2 30份的納米鉭和f 10份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
十五至二十之一相同。
具體實施方式
二十二 本實施方式與具體實施方式
十五至二i^一之一不同的是 所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由89份的聚乙烯樹脂、10份的納米鉭和I份的偶聯劑制成。其它與具體實施方式
十五至二十一之一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
十五至二十二之一不同的是 所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 900g/cm3"O. 980g/cm3。其它與具體實施方式
十五至二十二之一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
十五至二十三之一不同的是 所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 900g/cm3"O. 960g/cm3。其它與具體實施方式
十五至二十三之一相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
十五至二十四之一不同的是 所述的聚乙烯樹脂的密度為O. 905g/cm3"O. 950g/cm3。其它與具體實施方式
十五至二十四之一相同。
具體實施方式
二十六本實施方式與具體實施方式
十五至二十五之一不同的是 所述的納米鉭的粒徑為O. OOflOO μ m。其它與具體實施方式
十五至二十五之一相同。
具體實施方式
二十七本實施方式與具體實施方式
十五至二十六之一不同的是 所述的填充料的粒徑為Γ ΟΟμπι。其它與具體實施方式
十五至二十六之一相同。
具體實施方式
二十八本實施方式與具體實施方式
十五至二十七之一不同的是 所述的納米鉭的粒徑為O. 00Γ1 μ m。其它與具體實施方式
十五至二十七之一相同。
具體實施方式
二十九本實施方式的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料是用于作為空間電子輻射防護材料。
本實施方式的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭，可以在不影響材料原有優異性能的基礎上改進材料其他方面的性能。由于采用的是聚乙烯做為輻射防護材料，使其密度大大降低，有效的解決了鋁防護層重量大的弊端；
本實施方式的聚乙烯復合材料中加入了納米鉭，由于納米鉭的密度大，當電子入射到材料時，易于發生較大的散射，使得電子在材料中的能量損失增加，提高了該材料防護電子的效果。
通過以下試驗驗證本發明的有益效果
試驗I
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由89份的低密度聚乙烯LDPEUO份的納米鉭和I份的鈦酸酯偶聯劑制成。
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行
一、按按重量份 數稱取89份的低密度聚乙烯LDPE、10份的納米鉭和I份的鈦酸酯偶聯劑；
二、將質量百分含量為99. 7%的乙醇與填充劑按質量比為3 1的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散5h，得混合物；
三、將步驟二 13份的混合物轉移到燒杯中，并向燒杯中加入步驟一稱取的偶聯劑，然后置于恒溫水浴中，在溫度為130°C的條件下，控制轉速為lOOr/min，攪拌5h，抽濾， 收集固相物，在溫度為150°C的條件下烘干30min時間，得到改性納米鉭；
四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的11份的改性納米鉭加入到高混機中，混合20min，然后轉至壓力機中，在溫度為200°C，壓力為25MPa的條件下，壓制30min， 得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料。
本試驗低密度聚乙烯LDPE的MI為20±5g/10min，低密度聚乙烯LDPE的密度為O.915g/cm3,納米鉭的粒徑為60nm。
本試驗的鈦酸酯偶聯劑通式如下
R00(4_n)Ti (OX-Rj Y)n，其中，n=2，3，RO是可水解的短鏈烷氧基，OX-可以是羧基、烷氧基、橫酸基、憐基等；
本試驗的鈦酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯。
本試驗的純聚乙烯的初始分解溫度為365°C，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的初始分解溫度為390°C，與純鋁相比，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料經過電子輻照后吸收劑量降低了 O. 17倍。
試驗2
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由78份的低密度聚乙烯LDPE、20份的納米鉭和2份的鈦酸酯偶聯劑制成。
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行
—、按按重量份數稱取78份的低密度聚乙烯LDPE、20份的納米鉭和2份的鈦酸酯偶聯劑；
二、將質量百分含量為99. 7%的乙醇與填充劑按質量比為2 1的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散7h，得混合物；
三、將步驟二 60份的混合物轉移到燒杯中，并向燒杯中加入步驟一稱取的偶聯劑，然后置于恒溫水浴中，在溫度為130°C的條件下，控制轉速為lOOr/min， 攪拌5h，抽濾， 收集固相物，在溫度為150°C的條件下烘干30min時間，得到改性納米鉭；
四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的22份的改性納米鉭加入到高混機中，混合40min,然后轉至壓力機中，在溫度為200°C,壓力為25MPa的條件下,壓制30min, 得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料。
本試驗低密度聚乙烯LDPE的MI為20±5g/10min，低密度聚乙烯LDPE的密度為O.915g/cm3,納米鉭的粒徑為60nm。
本試驗的鈦酸酯偶聯劑通式如下
R00(4_n)Ti (OX-Rj Y)n，其中，n=2，3，RO是可水解的短鏈烷氧基，OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，本試驗的鈦酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯。
本試驗的純聚乙烯的初始分解溫度為365°C，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的初始分解溫度為402°C，與純鋁相比，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料經過電子輻照后吸收劑量降低了 O. 21倍。
試驗3
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由68份的低密度聚乙烯LDPE、30份的納米鉭和2份的鈦酸酯偶聯劑制成。
本試驗的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行
一、按按重量份數稱取68份的低密度聚乙烯LDPE、30份的納米鉭和2份的鈦酸酯偶聯劑；
二、將質量百分含量為99. 7%的乙醇與填充劑按質量比為2 1的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散8h，得混合物；
三、將步驟二 90份的混合物轉移到燒杯中，并向燒杯中加入步驟一稱取的偶聯劑，然后置于恒溫水浴中，在溫度為130°C的條件下，控制轉速為lOOr/min，攪拌9h，抽濾， 收集固相物，在溫度為150°C的條件下烘干30min時間，得到改性納米鉭；
四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的32份的改性納米鉭加入到高混機中，混合40min,然后轉至壓力機中，在溫度為200°C,壓力為25MPa的條件下,壓制30min, 得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料。
本試驗低密度聚乙烯LDPE的MI為20±5g/10min，低密度聚乙烯LDPE的密度為O.915g/cm3,納米鉭的粒徑為60nm。
本試驗的鈦酸酯偶聯劑通式如下
R00(4_n)Ti (OX-Rj Y)n，其中，n=2，3，RO是可水解的短鏈烷氧基，OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，本試驗的鈦酸酯偶聯劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯。
本試驗的純聚乙烯的初始分解溫度為365°C，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的初始分解溫度為435°C，與純鋁相比，所得用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料經過電子輻照后吸收劑量降低了 O. 26倍。
I)分別對試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料與聚乙烯進行熱穩定性對比測試，測試過程按以下步驟進行
分別將質量均為IOmg的試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料和質量為IOmg的聚乙烯，放在熱重/差熱分析儀中，在氮氣氣氛下，以升溫速率為10°C /min的速度，升溫至溫度為800°C，進行熱穩定性的測試，采集試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料和聚乙烯的實時質量，得出實時質量與初始質量之比隨溫度的變化曲線，即試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料和聚乙烯的熱穩定性曲線對比效果圖，如圖1`、圖3和圖5所示；其中熱重/差熱分析儀為美國PerkinElmer公司的Diamond TG/DTA熱重/差熱分析儀；
從圖1、圖3和圖5可以看出，聚乙烯的初始分解溫度為365°C，而試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的初始分解溫度依次為390°C、 402°C和435°C，熱穩定性能指標得到很大提升，且具有質輕、分散性好、熔體流動性好、加工性能優良和常溫及低溫抗沖擊性能優良的特點，在航天器輻射防護上有廣泛的應用前景。
2)對試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料與純鋁進行電子防護效率的測試，測試過程按以下步驟進行
分別將試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料和純鋁置于IMeV電子(型號為高頻高壓電子加速器，通量為lX101(le/Cm2 · s，輻照時間為 4000s)和吸收劑量探測器之間，入射電子能量固定不變，使用劑量探測器收集電子穿過試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料和純鋁之后的吸收劑量，將IMeV電子穿過納米鉭-聚乙烯空間輻射防護復合材料和純鋁后的吸收劑量之差與純鋁的吸收劑量之比值作為納米鉭-聚乙烯空間輻射防護復合材料對電子輻照防護效率， 試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料與純鋁的電子輻照后吸收劑量測試對比結果如圖2、圖4和圖6所示；
從圖2、圖4和圖6可以看出，與純鋁相比，在相同質量厚度下，試驗I至3制備的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，經過相同能量的電子輻照后，其吸收劑量依次降低了約O. 17,0. 21和O. 26倍，對電子的防護能力優異，且具有質輕、分散 性好、熔體流動性好、加工性能優良和常溫及低溫抗沖擊性能優良的特點，在航天器輻射防護上有廣泛的應用前景。
權利要求
1.一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由1 99份的聚乙烯樹脂、Γ50份的納米鉭和0. 5^20份的偶聯劑制成。
2.根據權利要求1所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯齊U、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。
3.根據權利要求1所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于所述的聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種按任意比混合。
4.根據權利要求1所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料按重量份數是由廣99份的聚乙烯樹脂、2 50份的納米鉭和0. 5^15份的偶聯劑制成。
5.根據權利要求4所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于所述的聚乙烯樹脂的密度為0. 900g/cm3"0. 980g/cm3。
6.根據權利要求1所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料，其特征在于所述的納米鉭的粒徑為0. 00f100 μ m。
7.制備如權利要求1所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的方法，其特征在于用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料制備方法按以下步驟進行 一、按重量份數稱取廣99份的聚乙烯樹脂、2 50份的納米鉭和0.5^20份的偶聯劑； 二、將質量百分含量為99.7%的乙醇與填充劑按質量比為1:2 4的比例混合均勻，加入到高速分散器中，分散f 10h，得混合物； 三、將步驟二的混合物與步驟一稱取的偶聯劑按質量比為25Γ5的比例混合均勻，在溫度為50°C 140°C的條件下，控制轉速為80 120r/m1n，攪拌1 15h，抽濾，烘干，得到改性的納米鉭； 四、將步驟一稱取的聚乙烯樹脂與步驟三得到的改性的納米鉭按質量比為24Γ25的比例混合均勻，加入到高混機中，混合2(T80m1n，然后轉至壓力機中，在溫度為175 240°C，壓力為5 45MPa的條件下，壓制1m1rT40m1n，得到用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料；其中所述的偶聯劑為有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、金屬復合偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的一種或者幾種按任意比混合。
8.根據權利要求7所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述的聚乙烯樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯樹脂中的一種或幾種按任意比混合。
9.根據權利要求7所述的一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的按重量份數稱取廣99份的聚乙烯樹脂、2 40份的納米鉭和廣15份的偶聯劑。
10.如權利要求1所述的用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料的應用，其特征在于該材料用于作為空間電子輻射防護材料。
全文摘要
一種用于空間電子輻射防護的摻雜納米鉭的聚乙烯復合材料及其制備方法和應用，它涉及用于空間帶電粒子輻射防護的復合材料的領域。本發明是要解決現有的輻射防護材料中，鋁防護層存在密度大而導致使用的重量大，采用聚乙烯材料做為輻射防護材料時存在著由于其熱穩定性較差，嚴重制約其使用范圍的問題。它是由聚乙烯樹脂、納米鉭和偶聯劑制成。本發明的聚乙烯復合材料的熱穩定性相對于純聚乙烯提高了5%~35%，吸收劑量相對于純鋁降低了0.1~0.7倍。本發明適用于輻射防護和航空航天領域。
文檔編號C08K9/06GK103059383SQ201310021239
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者李興冀, 楊劍群, 何世禹, 高鋒 申請人:哈爾濱工業大學