PA6钨屏蔽复合材料的性能研究.pdf

《PA6钨屏蔽复合材料的性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、卓明川，等：PA6／钨屏蔽复合材料的性能研究23PA6／钨屏蔽复合材料的性能研究术卓明川李运波肖阳王醋侯占杰朱玉斌(上海大学材料科学与工程学院，上海200072)摘要通过调节填充钨粉的含量，采用熔融挤出法制备了不同密度的尼龙(PA)6／钨复合材料。利用扫描电子显微镜与金相显微镜观察了复合材料的断面形貌，发现填充钨粉均匀分布于PA6基体中，且二者界面结合良好。冲击试验结果表明，高密度PA6／钨复合材料具有良好的冲击性能。利用计算机断层扫描仪对该复合材料进行射线屏蔽性能测试．发现厚度为4mm的PA6／钨复合材料的x射线衰减率高达97％。关键词尼龙6钨屏蔽复合材料X射线目前应用最广

2、的防辐射材料是含有高原子序数1实验部分铅(如铅、软铅、有机铅玻璃)和钡(如有机钡玻璃)1．1原材料的材料。铅及其化合物有毒，且制备、使用和遗弃时PA6：HB305，宁波汇洲新材料有限公司；会产生严重的环境污染，而有机钡玻璃也具有表面钨粉：平均粒径4．7m，自贡市华刚耐磨材料硬度低、防辐射性能差等缺点。随着各国逐步对有限公司。铅及含铅材料生产和使用的限制以及人们对射线防1．2仪器及设备护性能要求的提高，寻找一种环境友好且射线防护注塑机：自制；能力强的材料成为辐射防护领域一亟待解决的问摆锤式冲击试验机：ZBC7000型，深圳三思纵横题。科技股份有限公司；金属钨具有高的密度和原子序

3、数，作为理想的数码金相显微镜：VHX一100型，美国Keyenee防辐射材料具有很多的优势，射线屏蔽效果非常好，公司；此外钨材料不产生二次电子辐射J。然而钨具有扫描电子显微镜：JSM一6700F型，日本电子JE-熔点高、强度高、塑性差、韧性差等特点，难以将其加OL公司；工成复杂形状的零部件j。尼龙(PA)6则是力学计算机断层扫描仪(CT)：Senter16型，西门子性能优良、廉价易得、容易加工成型、应用广泛的工公司。程塑料之一j。以PA6为基体添加钨粉填料制备1．3试样制备各种复杂形状的PA6／钨复合材料制品，是解决上述将PA6与经过助剂处理的钨粉按表1比例搅问题切实有效的途

4、径。拌混合，然后熔融挤出造粒。用注塑机将粒料注射PA6／钨复合材料不会对环境造成危害，属环境成型为测试用标准试样。试样制备过程如图1所友好型材料。尤为重要的是PA6／钨复合材料采用示。常规的熔融挤出法能够非常容易地制备出金属钨难表1原料配比以成型的复杂零部件。此外，用熔融挤出法制备试样PA6用量／PA6体积钨粉用量／钨粉体积编号分数／％g分数／％PA6／钨粉复合材料不仅工艺简单，能耗低，成型的118．2643．840056．2复合材料还兼具钨材料较好的冲击性能和优良的高217．4642．740057．3316．6941．640058．4能射线屏蔽性能。4#15．4939．84

5、0060．2由于聚合物的密度非常低(约为1．1g／cm)，以PA6等聚合物为基体制备高密度复合材料时，需钨粉一添加钨粉填料的比例就非常高，考察其性能就变得非常重要。复合材料的冲击性能和射线屏蔽性能的图1试样制备过程示意图高低直接决定着该复合材料的应用价值。笔者对高密度PA6／钨复合材料的冲击性能和射线屏蔽性能上海大学研究生创新基金项目(SHUCX102245)进行了研究。收稿日期：2010—12-24卓明川，等：PA6／钨屏蔽复合材料的性能研究252．3复合材料的冲击性能——原子量。图5示出不同PA6／钨复合材料试样的冲击强cT值：二×1000(3)度。从图5可以看出，复合材

6、料的冲击性能均比较水高，冲击强度都大于5kJ／m；但随着钨粉添加量的式中：——某种物质的线性衰减系数；增大而有所降低。水——水的线性衰减系数。’，，射线衰减率=×100％(4)吕1o●图6示出复合材料试样的最大CT值及衰减＼率。从图6a可看出，随着钨粉填料比例的增大，复骥伯量合材料的CT值也随之增大。这与式(2)的趋势是吻合的。铅的CT值是18800左右，PA6／钨粉复合材料的CT值达到18000左右，是非常高效的射线密度／g·cn'l-衰减材料。图5复合材料试样的冲击强度复合材料的界面随基体、增强体两者的成分比例及物理状态的改变而显著不同。在受到外界作用时复合材料的界面具有

7、传递效应、阻断效应、不连续效应、散射和吸收效应等机能J。图5显示从1到4，PA6／钨复合材料试样的冲击强度由13．6kJ／m下降到了5．4kJ／m。其主要原因是，1～4中钨粉填料的体积分数由56．2％逐步增加到61．2％。不密度／g·cm一(a)断增加的钨粉填料改变了PA6／钨复合材料中PA6基体层的厚度，随着PA6基体层厚度的降低，PA6／钨复合材料界面的阻断效应、不连续效应、散射和吸＼褂收效应等都会有所衰减，结果冲击性能也随之下{馁降。2．4复合材料对X射线的衰减x射线束通过某种物质时的衰减效果主要