铋系橡胶复合材料的制备及γ-ray辐射防护性能研究
Bi_2O_3论文 Bi_2WO_6论文 机械球磨论文 团簇微球论文 光致发光论文 γ射线防护论文
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近年来,由于核技术的发展,核辐射产生的各种射线对人类以及环境的影响越来越被重视。其中,γ射线是一种波长短、穿透能力极强、能量高的电磁波,可造成生物体细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病。铅金属是目前用于γ射线辐射防护的主要重元素,而这类元素的化合物可迁移,造成环境的污染和生物体的伤害。铋作为一种新型“绿色金属”,对人体和环境友好,可用作无机闪烁材料,对γ射线有很好的屏蔽作用,可避开铅低毒易迁移的弊端,是很好的γ射线辐射防护材料的替代品。基于铋的诸多优点,本文集中研究了氧化铋和钨酸铋两种功能粉体添加到天然胶乳中,制备出具有良好力学性能和γ射线辐射防护性能的二元、三元体系的橡胶复合材料。本文通过加入不同的复配表面修饰剂,利用物理机械球磨法制备了活性Bi2O3微/纳米材料,以其浆体的形式添加天然胶乳中,制备了具有良好γ射线辐射防护性能的Bi2O3/橡胶复合材料。探讨了不同复配表面活性剂及浓度、球磨时间、Bi2O3粒径分布对其橡胶复合材料性能的影响,并利用荧光(PL)验证其光致发光性能。结果表明以双子季铵盐/PVP(2:5)为复配表面修饰剂、球磨时间8h,Bi2O3在天然胶乳中的分散稳定性较好,粒径集中分布在110nm附近时,利于低能量59.5keV的γ-ray屏蔽性能的发挥,同时更有效的提高了其力学强度。本文研究了不同前驱体浓度、反应时间、表面活性剂浓度、pH值对水热法合成钨酸铋片状团簇微球的物相结构、微观形貌、光致发光性能的影响,并探讨了其可能的生长机理。研究表明当以实验室自制的多季胺阳离子为表面活性剂时,不同的反应条件对Bi2WO6(BWO)的微观结构有很大的影响,其不同晶面处有明显的择优趋向生长,当pH<7时,Bi2WO6在(060)晶面处呈现明显的择优趋向生长,当pH>7时,Bi2WO6在(131)晶面处呈现明显的择优趋向生长。当Bi2WO6微球纳米片较厚,片层结构密集时,能很好的发挥其光致发光光性能,具有择优趋向生长和纳米片自组装结合的可能的生长机理;制成的BWO/橡胶复合材料具有很好的低能量59.5keV的γ-ray屏蔽性能。用不同配比的Bi2O3和Bi2WO6为功能填料制备其三元体系的橡胶复合材料,探讨了其不同配比对三元体系橡胶复合材料性能影响。结果表明,当Bi2O3/Bi2WO6质量比为7:3时,力学性能达到最佳值。随着Bi2O3/Bi2WO6(7:3)的添加量的增加,其断裂伸长率下降,拉伸强度增加,当添加量为30wt%时,拉伸强度最大(23.51Mpa),添加量40wt%时,其低能量59.5keV的γ-ray屏蔽率可到达24.94%,高于二元体系的铋系橡胶复合材料。
摘要 | 第4-6页 |
Abstract | 第6-7页 |
1 绪论 | 第11-23页 |
1.1 引言 | 第11-12页 |
1.2 γ-ray 辐射防护材料的研究现状 | 第12-15页 |
1.2.1 γ-ray 的产生及危害 | 第12-13页 |
1.2.2 γ-ray 辐射防护材料的简介 | 第13-14页 |
1.2.3 铋系γ-ray 辐射防护材料的简介 | 第14-15页 |
1.3 Bi_2O_3辐射防护材料研究现状 | 第15-17页 |
1.3.1 Bi_2O_3及制备方法 | 第15-16页 |
1.3.2 Bi_2O_3辐射防护材料的应用 | 第16-17页 |
1.4 Bi_2WO_6(BWO)晶体的研究现状 | 第17-21页 |
1.4.1 Bi_2WO_6(BWO)晶体制备方法简介 | 第17页 |
1.4.2 水热反应的影响因素 | 第17-20页 |
1.4.3 Bi_2WO_6(BWO)晶体的性能研究现状 | 第20-21页 |
1.5 本课题的研究目的和主要研究内容 | 第21-23页 |
1.5.1 研究目的 | 第21页 |
1.5.2 主要研究内容 | 第21-23页 |
2 微/纳米活性 Bi_2O_3及其橡胶复合材料的制备和性能研究 | 第23-40页 |
2.1 引言 | 第23页 |
2.2 实验部分 | 第23-27页 |
2.2.1 实验试剂和仪器 | 第23-25页 |
2.2.2 球磨法活性 Bi_2O_3浆体的制备 | 第25页 |
2.2.3 Bi_2O_3/橡胶复合材料的制备 | 第25-26页 |
2.2.4 微/纳米活性 Bi_2O_3的表征 | 第26页 |
2.2.5 Bi_2O_3/橡胶复合材料的表征 | 第26-27页 |
2.3 结果与讨论 | 第27-38页 |
2.3.1 活性 Bi_2O_3物相分析 | 第27-28页 |
2.3.2 活性 Bi_2O_3粒度分布 | 第28-30页 |
2.3.3 活性 Bi_2O_3的表面修饰分析 | 第30-31页 |
2.3.4 微纳米活性 Bi_2O_3浆体的制备影响因素研究 | 第31-34页 |
2.3.5 活性 Bi_2O_3光致发光光谱分析 | 第34-35页 |
2.3.6 Bi_2O_3/橡胶复合材料断层扫描 | 第35-36页 |
2.3.7 Bi_2O_3/橡胶复合材料力学性能 | 第36-37页 |
2.3.8 Bi_2O_3/橡胶复合材料γ-ray 辐射防护性能 | 第37-38页 |
2.4 本章小结 | 第38-40页 |
3 Bi_2WO_6(BWO)及其橡胶复合材料的制备和性能研究 | 第40-56页 |
3.1 引言 | 第40页 |
3.2 实验部分 | 第40-43页 |
3.2.1 实验试剂和仪器 | 第40-42页 |
3.2.2 Bi_2WO_6(BWO)粉体的制备 | 第42页 |
3.2.3 Bi_2WO_6(BWO)/橡胶复合材料的制备 | 第42页 |
3.2.4 Bi_2WO_6(BWO)粉体的表征 | 第42-43页 |
3.2.5 Bi_2WO_6(BWO)/橡胶复合材料的性能表征 | 第43页 |
3.3 结果与讨论 | 第43-55页 |
3.3.1 水热法合成 Bi_2WO_6(BWO)粉体的影响因素研究 | 第43-51页 |
3.3.2 合成机理研究 | 第51-52页 |
3.3.3 不同形貌的 Bi_2WO_6(BWO)光致发光性能研究 | 第52-53页 |
3.3.4 Bi_2WO_6(BWO)/橡胶复合材料力学性能 | 第53-54页 |
3.3.5 Bi_2WO_6(BWO)/橡胶复合材料γ -ray 辐射防护性能 . | 第54-55页 |
3.4 本章小结 | 第55-56页 |
4 Bi_2O_3/BWO/橡胶复合材料的制备及性能表征 | 第56-62页 |
4.1 引言 | 第56页 |
4.2 实验部分 | 第56-58页 |
4.2.1 实验原料和仪器 | 第56-57页 |
4.2.2 Bi_2O_3/BWO/橡胶复合材料的制备 | 第57-58页 |
4.2.3 Bi_2O_3/BWO/橡胶复合材料的性能表征 | 第58页 |
4.3 结果与讨论 | 第58-61页 |
4.3.1 Bi_2O_3/Bi_2WO_6(BWO)填充比的影响 | 第58-59页 |
4.3.2 Bi_2O_3/BWO/橡胶复合材料力学性能 | 第59-60页 |
4.3.3 Bi_2O_3/BWO/橡胶复合材料的γ-ray 辐射防护性能 | 第60-61页 |
4.4 本章小结 | 第61-62页 |
结论 | 第62-64页 |
致谢 | 第64-65页 |
参考文献 | 第65-72页 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 | 第72页 |
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