用于中子屏蔽的碳化硼_超高分子量聚乙烯复合材料研究

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1、万方数据用于中子屏蔽的碳化硼／超高分子量聚乙烯复合材料研究337用于中子屏蔽的碳化硼／超高分子量聚乙烯复合材料研究PreparationofBoronCarbide／Ultra—HighMolecularWeightPolyethyleneCompositesForNeutronShielding郭鹏，董利民，王晨，昝青峰，王立强，田杰谟(清华大学核能与新能源技术研究院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084)GUOPeng，DONGLi-min，WANGChen，ZANQing—feng，WA

2、NGI。i—qiang，TIANJie-mo(StateKeyLaboratoryofNewCeramics&FineProcessing．InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)摘要：采用热压成型工艺。制备用于中子屏蔽的碳化硼／超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料，研究了热压温度、硅烷偶联剂添加量、碳化硼含量对材料的冲击强度、弯曲强度等性能的影响，通过FTIR，SEM及能谱分析偶联剂

3、添加效果。同时研究了碳化硼含量对材料中子屏蔽效率的影响。结果表明，当成型温度小于200℃时，温度的提高对材料力学性能有提高作用；KH570硅烷偶联剂对碳化硼有较好的偶联作用，适当添加KH570增强了碳化硼与UHMWPE之间的结合力，当添加量超过3％(质量分数，下同)后。偶联剂在碳化硼表面形成多余吸附层。减弱了基体与颗粒之间的结合力。降低了冲击强度；碳化硼含量提高，颗粒的团聚增加，大颗粒在基体中形成缺陷，导致材料脆性增加。降低了材料冲击强度；中子衰减系数随碳化硼含量增加而提高，随样品厚度的增加而减小；样品厚度

4、较薄时，材料主要吸收热中子，当样品厚度增加时．快中子在材料内部发生多次碰撞，能量降低后也被吸收掉。关键词：碳化硼；UHMWPE；中子屏蔽；偶联剂中图分类号：TB34文献标识码：AAbstract：Boroncarbide／ultra—high—molecular—weight—polyethylene(UHMWPE)waspreparedforcharpynotchedimpactedtestandflexuraltestbyhot—pressingprocess．Thetemperatureofhot—p

5、ress—ing，theamountofsilanecouplingagentandtheamountofboroncarbidewerestudiedrespectively．TheeffectsofcouplingagentwereobservedbySEM，FTIR．Inaddition，thecompositeswereinvesti—gatedfortheirslowneutronradiationshieldingproperties．Whenthehot—pressingtemperature

6、islessthan200oC。thedensityofmatrixwasincreasedwiththeincreasingtemperature．Whenthetempera—tureiShigherthan200℃．theimprovementiSnotobvious．TheresultshowsthecombinationbetweenboroncarbideparticlesandUHMWPEisenhancedbyappropriateamountofcouplingagent．Whenthea

7、mountiSmorethan3％，anadsorptionlayeronsurfaceofboroncarbideiSformedtoweakenthecombinations．Withthecontentofboroncarbideincreasing，theagglomerationofparticlescauseshighstressconcentrations，whichcauseslargervoidsinthematrixandinitiatecracks．Theseparticlesacta

8、sdefectswhichfavornucleationandbrittlefractures．Highertheboroncarbidecontent，highertheattenuation．Neutronattenuationcoefficientincreaseswithincreasingofboroncarbidecontent．Thethermalneutronsarealmostcompletel