RU2661480C1 - Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation - Google Patents
Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661480C1 RU2661480C1 RU2017133389A RU2017133389A RU2661480C1 RU 2661480 C1 RU2661480 C1 RU 2661480C1 RU 2017133389 A RU2017133389 A RU 2017133389A RU 2017133389 A RU2017133389 A RU 2017133389A RU 2661480 C1 RU2661480 C1 RU 2661480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- neutron radiation
- rubber
- composition
- artificial graphite
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- -1 dimethylsiloxane Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- YJNGNJVDGBCKPT-UHFFFAOYSA-N C(CCCCCCC)(=O)OCC.C(CCCCCCC)(=O)OCC.[Sn] Chemical compound C(CCCCCCC)(=O)OCC.C(CCCCCCC)(=O)OCC.[Sn] YJNGNJVDGBCKPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/38—Boron-containing compounds
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
- G21F5/015—Transportable or portable shielded containers for storing radioactive sources, e.g. source carriers for irradiation units; Radioisotope containers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике при создании материалов для защиты от нейтронного излучения. Материал содержит полиорганосилоксан с концевыми группами -ОН, который взаимодействует с другими компонентами. Дополнительные компоненты включают в себя: нейтронопоглощающее соединение, такое как порошок аморфного бора, графит искусственный для замедления нейтронов, катализатор отверждения, чтобы в дальнейшем получить борсодержащую композицию с высокими защитными свойствами.The invention relates to nuclear engineering in the creation of materials for protection against neutron radiation. The material contains -OH-terminated organopolysiloxane, which interacts with other components. Additional components include: a neutron-absorbing compound, such as amorphous boron powder, artificial graphite to slow down neutrons, a curing catalyst, in order to further obtain a boron-containing composition with high protective properties.
Известна боросодержащая композиция для защиты от нейтронного излучения на основе полипропилена, содержащая в качестве наполнителя бор аморфный и нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас. %: бор аморфный 4-6; нитрид бора 9-11; полипропилен 83-87. Технология приготовления данной композиции включает смешение всех компонентов в шаровом смесителе с дальнейшим экструдированием полученной смеси. Полученная композиция используется в качестве конструкционного материала, из которого изготавливают изделия по установленной технологии (Патент РФ №2096431, опубл. 20.11.97, МПК C08L 23/12).Known boron-containing composition for protection against neutron radiation based on polypropylene containing amorphous boron and boron nitride as a filler in the following ratio of components, wt. %: amorphous boron 4-6; boron nitride 9-11; polypropylene 83-87. The technology for preparing this composition includes mixing all the components in a ball mixer with further extruding the resulting mixture. The resulting composition is used as a structural material from which products are manufactured according to the established technology (RF Patent No. 2096431, publ. 20.11.97, IPC C08L 23/12).
Известна боросодержащая композиция для защиты от нейтронного излучения, включающая олефиновый полимер, представляющий собой полипропилен или полиэтилен, с наполнителем - нитридом бора при следующем соотношении компонентов, мас. %: полипропилен или полиэтилен 30-50, нитрид бора 50-70. Способ приготовления данной композиции заключается в смешении нитрида бора с частью олефинового полимера в шаровом смесителе с последующим добавлением оставшегося олефинового полимера и продолжением смешения в шаровом смесителе (Патент РФ №2148062, опубл. 27.04.2000, МПК C08K 3/38).Known boron-containing composition for protection against neutron radiation, including an olefin polymer, which is polypropylene or polyethylene, with a filler - boron nitride in the following ratio, wt. %: polypropylene or polyethylene 30-50, boron nitride 50-70. A method of preparing this composition consists in mixing boron nitride with a part of an olefin polymer in a ball mixer, followed by adding the remaining olefin polymer and continuing mixing in a ball mixer (RF Patent No. 2148062, publ. 04/27/2000, IPC C08K 3/38).
Недостатком вышеописанных боросодержащих композиций является то, что материал не успевает вступить в ядерную реакцию с быстрыми (до 10 МэВ) и со сверхбыстрыми нейтронами, поэтому композиции не обеспечивают надежность защитных свойств от нейтронного излучения.A disadvantage of the above boron-containing compositions is that the material does not have time to enter into a nuclear reaction with fast (up to 10 MeV) and ultrafast neutrons, therefore, the compositions do not provide reliable protective properties against neutron radiation.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является композиция для нейтронной защиты на основе полимера, включающая борсодержащее соединение, где в качестве полимера используется полидиметилсилоксан с концевыми гидроксильными группами и молекулярной массой 70000-100000 и дополнительно содержит низкомолекулярный полидиэтилсилоксан, этилсиликат и оловоорганический катализатор (Патент РФ №2 373 587, опубл. 2.11.2009, МПК G21F 5/00).The closest analogue taken as a prototype is a polymer-based neutron protection composition comprising a boron-containing compound, which uses polydimethylsiloxane with terminal hydroxyl groups and a molecular weight of 70,000-100,000 and additionally contains low molecular weight polydiethylsiloxane, ethyl silicate and an organotin catalyst ( No. 2 373 587, published on November 2, 2009, IPC G21F 5/00).
Недостатками известного материала являются относительно невысокая термостойкость и термоокислительная стабильность, не позволяющая использовать материал длительно при температуре 250-300°С, а также недостаточно высокая надежность защитных свойств от нейтронного излучения.The disadvantages of the known material are relatively low heat resistance and thermo-oxidative stability, not allowing the use of the material for a long time at a temperature of 250-300 ° C, as well as insufficiently high reliability of the protective properties against neutron radiation.
Задачей заявляемого изобретения является создание термостойкой композиции для поглощения нейтронов, позволяющей повысить надежность защитных свойств получаемого материала, а также использовать его при температуре более 250°С.The objective of the invention is the creation of a heat-resistant composition for neutron absorption, which allows to increase the reliability of the protective properties of the obtained material, and also to use it at a temperature of more than 250 ° C.
Данная задача решается за счет того, что заявленная композиция на основе диметилсилоксанового каучука включает наполнитель аморфный бор, в качестве замедлителя нейтронов - графит искусственный и катализатор при следующем соотношении компонентов, мас. ч:This problem is solved due to the fact that the claimed composition based on dimethylsiloxane rubber includes an amorphous boron filler, artificial graphite and a catalyst in the following ratio of components, wt. h:
Диметилсилоксановый каучук - 100Dimethylsiloxane rubber - 100
Бор аморфный - 5-30Amorphous Boron - 5-30
Графит искусственный - 5-50Artificial graphite - 5-50
Катализатор - 4Catalyst - 4
Техническим результатом данного предлагаемого изобретения является возможность получения термостойкой композиции, в которой аморфный бор будет поглощать нейтроны, а графит замедлять, чтобы в дальнейшем получить материал с высокими защитными свойствами от нейтронного излучения.The technical result of this proposed invention is the possibility of obtaining a heat-resistant composition in which amorphous boron will absorb neutrons and slow down graphite in order to further obtain a material with high protective properties against neutron radiation.
В качестве полимерного связующего используют диметилсилоксановый каучук СКТН-А (ГОСТ 13835-73), в качестве поглотителя нейтронов - наполнитель бор аморфный (ТУ 1-92-154-90), в качестве замедлителя нейтронов - графит искусственный (ТУ-1916-109-71-2000, марка Б), в качестве катализатора отверждения полимерного связующего - катализатор К-18. Катализатор К-18 (ТУ 6-02-805-75) представляет собой раствор диэтилдикаприлата олова в этилсиликате при соотношении 1:4 соответственно.SKTN-A dimethylsiloxane rubber (GOST 13835-73) is used as a polymer binder, amorphous boron filler (TU 1-92-154-90) is used as a neutron absorber, and artificial graphite (TU-1916-109- as a neutron moderator) 71-2000, grade B), as the catalyst for the curing of the polymer binder - the catalyst K-18. Catalyst K-18 (TU 6-02-805-75) is a solution of tin diethyl dicaprylate in ethyl silicate at a ratio of 1: 4, respectively.
Для реализации заявляемого изобретения используется следующая технология приготовления композиции: в лабораторном смесителе к диметилсилоксановому каучуку СКТН-А добавляется при перемешивании сначала аморфный бор, затем графит искусственный. Время перемешивания 5 мин. Затем добавляется катализатор и перемешивается. Затем вся композиция заливается в форму. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре - 72 часа.To implement the claimed invention, the following technology for preparing the composition is used: in a laboratory mixer, amorphous boron, then artificial graphite, is added to the dimethylsiloxane rubber SKTN-A with stirring. Mixing time 5 min. Then the catalyst is added and mixed. Then the whole composition is poured into the mold. The curing time of the prepared material at room temperature is 72 hours.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:
Пример 1. В лабораторном смесителе к диметилсилоксановому каучуку СКТН-А добавляется при перемешивании сначала аморфный бор в количестве 5 мас. ч на 100 мас. ч каучука, затем графит искусственный в количестве 5 мас. ч на 100 мас. ч каучука. Время перемешивания 5 мин. Затем добавляется катализатор в количестве 4 мас. ч на 100 мас. ч каучука и перемешивается. Затем вся композиция заливается в форму. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре - 72 часа.Example 1. In a laboratory mixer to the dimethylsiloxane rubber SKTN-A is first added with stirring, amorphous boron in an amount of 5 wt. h per 100 wt. h of rubber, then artificial graphite in an amount of 5 wt. h per 100 wt. h rubber. Mixing time 5 min. Then the catalyst is added in an amount of 4 wt. h per 100 wt. h rubber and is mixed. Then the whole composition is poured into the mold. The curing time of the prepared material at room temperature is 72 hours.
Пример 2. В лабораторном смесителе к диметилсилоксановому каучуку СКТН-А добавляется при перемешивании сначала аморфный бор в количестве 15 мас. ч на 100 мас. ч каучука, затем графит искусственный в количестве 20 мас. ч на 100 мас. ч каучука. Время перемешивания 5 мин. Затем добавляется катализатор в количестве 4 мас. ч на 100 мас. ч каучука и перемешивается. Затем вся композиция заливается в форму. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре - 72 часа.Example 2. In a laboratory mixer to the dimethylsiloxane rubber SKTN-A, amorphous boron is first added with stirring in an amount of 15 wt. h per 100 wt. h of rubber, then artificial graphite in an amount of 20 wt. h per 100 wt. h rubber. Mixing time 5 min. Then the catalyst is added in an amount of 4 wt. h per 100 wt. h rubber and is mixed. Then the whole composition is poured into the mold. The curing time of the prepared material at room temperature is 72 hours.
Пример 3. В лабораторном смесителе к диметилсилоксановому каучуку СКТН-А добавляется при перемешивании сначала аморфный бор в количестве 30 мас. ч на 100 мас. ч каучука, затем графит искусственный в количестве 40 мас. ч на 100 мас. ч каучука. Время перемешивания 5 мин. Затем добавляется катализатор в количестве 4 мас. ч на 100 мас. ч каучука и перемешивается. Затем вся композиция заливается в форму. Время отверждения приготовленного материала при комнатной температуре - 72 часа.Example 3. In a laboratory mixer, to the dimethylsiloxane rubber SKTN-A, amorphous boron is first added with stirring in an amount of 30 wt. h per 100 wt. h of rubber, then artificial graphite in an amount of 40 wt. h per 100 wt. h rubber. Mixing time 5 min. Then the catalyst is added in an amount of 4 wt. h per 100 wt. h rubber and is mixed. Then the whole composition is poured into the mold. The curing time of the prepared material at room temperature is 72 hours.
Свойства материалов, полученных с использованием известной и предлагаемой композиции, приведены в таблице 1.The properties of the materials obtained using the known and proposed composition are shown in table 1.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133389A RU2661480C1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133389A RU2661480C1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661480C1 true RU2661480C1 (en) | 2018-07-17 |
Family
ID=62917179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017133389A RU2661480C1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661480C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844145C1 (en) * | 2024-10-10 | 2025-07-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Composite material for protection from neutron radiation (versions) and a method for production thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096431C1 (en) * | 1995-01-27 | 1997-11-20 | Комбинат "Электрохимприбор" | Boron containing composition |
| RU2373587C1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Neutron shield composition |
| RU2451704C1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Polydimethylsiloxane based neutron shield composition |
| WO2016049477A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Lamination composite of boron nitride in paper for transformer insulation |
-
2017
- 2017-09-25 RU RU2017133389A patent/RU2661480C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096431C1 (en) * | 1995-01-27 | 1997-11-20 | Комбинат "Электрохимприбор" | Boron containing composition |
| RU2373587C1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Neutron shield composition |
| RU2451704C1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Polydimethylsiloxane based neutron shield composition |
| WO2016049477A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Lamination composite of boron nitride in paper for transformer insulation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844145C1 (en) * | 2024-10-10 | 2025-07-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Composite material for protection from neutron radiation (versions) and a method for production thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Thermal stability of epoxidized soybean oil and its absorption and migration in poly (vinylchloride) | |
| DE2727611C3 (en) | Flameproofing of polysiloxane elastomers | |
| US2930083A (en) | Extrusion of cross-linked polyethylene and process of coating wire thereby | |
| SU713536A3 (en) | Polyvinil chloride based composition | |
| DE3722755C2 (en) | Composition curable to a siloxane elastomer and its use | |
| KR880010054A (en) | Stabilized Polyacetal Composition | |
| Wang et al. | Preparation and radiation shielding properties of Gd2O3/PEEK composites | |
| Wang et al. | Electron beam irradiation cross linking of halogen-free flame-retardant ethylene vinyl acetate (EVA) copolymer by silica gel microencapsulated ammonium polyphosphate and char-forming agent | |
| Shnawa et al. | The potential of tannins as thermal co-stabilizer additive for polyvinyl chloride | |
| RU2451704C1 (en) | Polydimethylsiloxane based neutron shield composition | |
| US4202811A (en) | Siloxane-epoxy molding compound with improved crack resistance | |
| DE60308466T2 (en) | Flame retardant silicone compositions | |
| RU2661480C1 (en) | Thermoresistant polyorganosiloxane composition for protection from neutron radiation | |
| CN105061876A (en) | Adjustable performance irradiation crosslinking ethylene-tetrafluoroethene copolymer insulation material | |
| Scapini et al. | Thermal and morphological properties of high‐density polyethylene/ethylene–vinyl acetate copolymer composites with polyhedral oligomeric silsesquioxane nanostructure | |
| RU2373587C1 (en) | Neutron shield composition | |
| Ferreira et al. | Tailoring the performance of poly (lactic acid)‐based reactive blends: The effect of vinyl acetate and dicumyl peroxide content | |
| DE2106129C3 (en) | Thermosetting molding compounds based on resinous organopolysiloxanes | |
| CN113683764A (en) | A kind of branched PPC base film and preparation method thereof | |
| KR950704416A (en) | Process for incorporating biocides into liquid dispersion | |
| ES373818A1 (en) | Improvements in method of manufacturing mineral filled polymeric compositions | |
| CA1152736A (en) | Neutron-absorbing elastomeric compositions and methods for preparing the same | |
| CN113999533A (en) | High-temperature-resistant solid silicone rubber and preparation method thereof | |
| US3060149A (en) | Stabilized polymer compositions | |
| Weng et al. | Effects of shell powder size and content on the properties of polycaprolactone composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190926 |