Боросодержащая композиция

 

Изобретение относится к составу боросодержащего композиционного материала, предназначенного для защиты от нейтронных излучений при эксплуатации атомных энергетических установок, защищающих контейнеров при хранении и транспортировке делящихся веществ. Цель изобретения - получение более теплостойкой боросодержащей композиции с повышенными прочностными характеристиками и не имеющей дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что боросодержащая композиция на основе аморфного бора и полипропилена дополнительно содержит нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%: бор аморфный 4 - 6; нитрид бора 9 - 11; полипропилен 83 - 87. 1 табл.

Изобретение относится к технике изготовления боросодержащих композиционных материалов, выполняющих функцию защиты от нейтронных излучений при эксплуатации атомных энергетических установок, защищающих контейнерах, предназначенных для хранения и транспортировки делящихся материалов и т.д.

Известна боросодержащая композиция, представляющая собой смесь поглотителя (бор) и замедлителя (полиэтилен) нейтронов (технические условия ЖОТУ19).

Композиция имеет следующий состав, мас.

Бор аморфный 7 11 Полиэтилен высокого давления 89 93 Технология приготовления композиции: бор аморфный и полиэтилен смешивают в лопастном смесителе в течение 2 2,5 ч и подвергают экструдированию при температуре плавления полиэтилена. Из экструдированной композиции прессуют изделия по установленной технологии.

Недостатком указанной композиции является низкая теплостойкость (80^oC). Для определенного класса защищающей тары требуется теплостойкость материала боросодержащей композиции до 130^oC.

Теплостойкость композиции зависит от теплостойкости используемого полимерного связующего. Применение более теплостойкого полимерного связующего, например полипропилена, позволяет получить более теплостойкую боросодержащую композицию.

Согласно литературным данным теплостойкость полипропилена составляет 140-145^oC (энциклопедия полимеров, изд. "Советская энциклопедия". т.II. 1974 г.).

Наиболее близкой по существу является композиция состава, мас, Бор аморфный 7 11 Полипропилен 89 93.

Из указанной композиции по существующей технологии были отпрессованы изделия.

Наличие в композиции мелкодисперсного твердого наполнителя аморфного бора увеличивает эффективную вязкость наполненного полипропилена, что вызывает его деструкцию, который к ней весьма чувствителен (Полипропилен "Изд. Химия" Ленинградское отд. 1967 г.).

На поверхности отпрессованных изделий из такого экструдата наблюдаются рыхлоты, раковины расслоения.

Стандартные образцы, вырезанные из отпрессованных изделий, имели показатель предела прочности на разрыв значительно ниже, чем у ненаполненного полипропилена (у боросодержащего полипропилена 14,7 19,6 МПа (150 200 кгс/см²), у ненаполненного полипропилена 24,5 39 МПа (250 400 кг/см²) (Справочник по пластическим массам, М. Химия. 1975 г.).

Снижение предела прочности на разрыв свидетельствует о деструкции полипропилена в процессе экструдирования композиции.

Целью изобретения является разработка композиции на основе полипропилена, которая позволила бы прессовать из нее изделия без дефектов, при этом предел прочности на разрыв у материала композиции должен быть не ниже 24,5 МПа (250 кг/см²).

Указанная цель достигается тем, что композиция, состоящая из бора аморфного и полипропилена, дополнительно содержит нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.

Бор аморфный 4 6 Нитрид бора 9 11 Полипропилен 83 87 Причем суммарное содержание элемента бора в аморфном боре и нитрида бора (содержание бора в нитриде бора 43 вес.) должна быть в интервале 7 11 вес.

Нитрид бора имеет низкий коэффициент трения (10,03 0,05) и используется в качестве сухой смазки (Большая Советская Энциклопедия, М. Советская энциклопедия, 1970 г, стр. 562).

Использование нитрида бора в составе композиции позволяет пластифицировать ее в процессе переработки и улучшить структуру материала.

Ниже приводится примеры, иллюстрирующие изобретение.

Примеры 1 10. Композицию на основе аморфного бора, нитрида бора и полипропилена смешивают в шаровом смесителе, затем подвергают экструдированию на червячном прессе. Экструдированная композиция непосредственно загружается в пресс-форму. Изделия прессуют при удельном давлении 700-800 кг/см² и охлаждают до температуры 80^oC.

Примеры 11 и 12 (контрольные согласно прототипу): изделия изготавливают по той же технологии в соответствии с составами, указанными в таблице.

Анализ примеров 1 10 в сопоставлении с примерами 11 и 12 показывает, что предлагаемый состав позволяет изготавливать изделия без дефектов: пор, раковин, рыхлот.

Стандартные образцы, вырезанные из отпрессованных изделий по примерам 1 10, имеют предел прочности на разрыв не менее 24,5 МПа (250 кг/см²), а образцы, полученные по примерам 11 и 12, имеют значения предела прочности на разрыв значительно ниже.

Предлагаемый состав позволяет изготавливать изделия без дефектов. Использование полипропилена в составе композиции позволяет получить необходимые теплостойкость материала и предел прочности на разрыв.

Формула изобретения

Боросодержащая композиция, включающая аморфный бор и полипропилен, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.

Бор аморфный 4 6
Нитрид бора 9 11
Полипропилен 83 87н

РИСУНКИ

Рисунок 1