碳化硼_有机硅复合材料的制备及性能研究

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1、碳化硼/有机硅复合材料的制备及性能研究2015文全东硕士材料科学与工程邓建国研究员杨文彬教授ClassifiedIndex:TB33U.D.C:620SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisStudyonPreparationandPropertiesofBoronCarbide/OrganicSiliconeCompositesGrade:2015Candidate:WenQuanDongAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpec

2、iality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Prof.DENGJianGuoProf.YANGWenBinMay20,2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要核辐射与防护是核能研究与应用的重大课题，应用表明，传统、单一的中子屏蔽结构材料存在诸多弊端，很难满足特殊结构防护要求。因此，开发出一种既具有优良的核防护性能，又能满足新的施工工艺要求的中子屏蔽材料，是新核能开发应用的基础，具有十分重要的实用价值和研究意义。碳化硼的中子吸收截面高，并且在应用过程中产生的负面作用小，因此被普遍用作核中子防

3、护材料。最近这些年，它引起了国内外一些科研工作者的重视。由于有机物与无机物之间存在着相容性的弊端，本论文主要围绕碳化硼的表面改性，碳化硼/苯基乙烯基硅树脂/苯基含氢硅油以及碳化硼/热硫化苯基硅橡胶复合材料的制备、形貌表征、热性能、力学性能和耐辐照性能这三个方面开展了以下研究工作：用硅烷偶联剂KH550对碳化硼的表面进行修饰改性，利用DLS、密度变化、FT-IR、SEM等对改性前后碳化硼的粒径、沉降效果、分子结构和表面形貌进行了表征。结果表明，改性后的碳化硼颗粒表面接枝上KH550，使碳化硼的表面性质发生了变化。以改性前后的碳化硼为中子吸收材料，高含

4、氢量和苯基含量的苯基含氢硅油、苯基乙烯基硅树脂为基体，在铂催化作用下，以固化的形式制备了新型碳化硼/有机硅树脂复合材料。利用热膨胀系数仪、TG、SEM、邵氏硬度计、电子万能试验机等测试手段对复合材料的热膨胀系数、热学性能、形貌结构和力学性能进行了表征。结果表明，改性后的碳化硼在复合材料中均匀分布，界面结合好。复合材料的密度相对较小，在碳化硼含量为40wt.%时取得最大值为1.41g/cm3，便于移动。该复合材料具有良好的力学性能，拉伸强度可以达到8.62MPa。热性能优异，热膨胀系数最大为1.63×10-4m/K，耐温达350℃。以改性的碳化硼为中

5、子吸收材料，改性的白炭黑为增强填料，合成的热硫化苯基硅橡胶为基胶，在DCP作用下，以硫化的形式制备了碳化硼/热硫化苯基硅橡胶复合材料。利用SEM、TG、电子万能试验机、邵氏硬度计等测试手段对复合材料的形貌结构、热学和力学性能进行了表征。结果表明，碳化硼和白炭黑在复合材料中的分散性较好。复合材料的密度较小，在碳化硼含量为40wt.%时取得最大值为1.35g/cm3，邵氏硬度在碳化硼含量为40西南科技大学硕士研究生学位论文第II页wt.%时取得最大值为26.9HD，密度小便于移动，韧性好便于裁剪。热性能优异，耐温达450℃，可以满足特殊结构防护要求。关

6、键词：有机硅碳化硼表面改性复合材料力学性能西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractNuclearradiationandprotectionisamajorissueintheresearchandapplicationofnuclearenergy.Theapplicationshowedthatthereweremanydisadvantagesinthetraditionalandsingleneutronshieldingstructuralmaterials,anditwasdifficulttomeetthespecia

7、lstructuralprotectionrequirements.Therefore,thedevelopmentofaneutronshieldingmaterialthathasbothexcellentnuclearprotectionperformanceandmeetsnewconstructionprocessrequirementsisthebasisforthedevelopmentandapplicationofnewnuclearenergy.Ithasveryimportantpracticalvalueandresearc

8、hsignificance.Boroncarbidewaswidelyusedasnuclearneutronshield