JPH01253696A - 熱中性子遮蔽材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １−産業上の利用分野」 本発明は酸化力ドリニウｌ＼含有熱中性子遮蔽材に関す
る。

］従来の技術］ 従来、中性子遮蔽材としてシリコーンコノ＼に水酸化ア
ルミニウムを充填したものか知られている。

中性子遮蔽材に水酸化アルミニウムを使用する目的は中
性子遮蔽材に難燃性を付与することにある。

また、水酸化アルミニウムはシリコーンゴムと同等の高
速中性子を低速中性子すなわち熱中性子に減速させる作
用をもつ。

また、特開昭５３−７３０００号公報にはポリオルガノ
シロキサンに炭化硼素粒子を配合分散させた耐放射線性
中性子吸収遮蔽材か開示されている。この遮蔽材は高速
中性子の低速中性子への減速作用をポリオルカッシロキ
サン中の水素により谷）、また、低速中性子を吸収する
ために炭化硼素を作用させるものである。

１発明か解決しようとする課題］ しかし、上述の炭化硼素は中性子遮蔽材は低速中性子す
なわち熱中性子を吸収する指数となる熱中性子吸収断面
積が小さく、余り良好な熱中性子吸収材とは言えない。

従って、本発明の目的は熱中性子の吸収特性に優れた熱
中性子遮蔽材を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上述の課題を解決するために鋭意研究し、
ガドリニウム原子が炭化硼素の６０〜７０倍の熱中性子
吸収断面積をもっことに着目し、カドリニウムの安定形
態である酸化カドリニウムを基材となる樹脂に添加する
ことにより優れた熱中性子遮蔽材を得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は （Ａ）　・　−１１５１式 ［式中、Ｒは脂肪族不飽和結合を含有しない一価炭化水
素基、Ｒ′は一価炭化水素基、■１は（Ａ）の粘度か２
５°Ｃにおいて１（１０〜５０，０ＯＯｃＳ＋になる数
を示ず］で表されるビニル基で両末端が封鎖されたポリ
オルガノシロキサン１００重量部、 （Ｂ）・（Ｒ，″＞２ｓ；ｏ単位を含みまたは含まず、
（Ｒ″）３Ｓｉｏｏ５単位と５ｉ０２単位（式中、Ｒ″
は脂肪族不飽和結合を含有しない一価炭化水素基及びビ
ニル基から選ばれた基を示す）よりなり、珪素原子の２
５〜１０モル％は珪素原子に直結するビニル基を有し、
（Ｒ″）３Ｓｉｏｏ５単位：ＳＩ○、単位の比か０．／
１．：１〜１：］であるポリオルカノシロキザン共重合
体０〜１００重量部、 （Ｃ）、一般式 ［式中、Ｒは（Ａ）におけるＲと同し意義をもち、ｍは
２以上の数であり、ａは１．０〜２０の値を有し、ｌ）
はＯ、］〜１．　、　Ｏの値を有し、（ａ−１−ｂ）は
１９〜３，０であり、−分子について平均２個を超える
数の珪素原子に直結する水素を有する］で表わされ、（
Ａ、）及び（Ｂ）のポリオルガノシロキサンのビニル基
１個について珪素原子に直結する水素原子０５〜５．０
個となるに充分な量のポリオルカッ水素シロキサン、よ
りなるオルカッシロキサン組成物４０〜９９重量部、 （Ｄ）　　酸化ガドリニウム１〜６０重量部、及び（Ｅ
）・実効量の白金触媒、 よりなる組成物を硬化して得られる熱中性子遮蔽材に係
る。

更に、本発明は （ａ）　　分子量６００〜１．２００の不飽和ポリエス
テル４０〜９９重量部、 （ｂ）・ナフテン酸コバルト６％及び鉱物油９４％より
なる促進剤を不飽和ポリエステルの重量に対し１〜２％
、 （Ｃ）：メヂルエヂルケトンパーオキサイＩ・５０〜５
５％及び可塑剤４５〜５０％よりなる硬化剤を不飽和ポ
リエステルの重量に対し１〜２％、及び（ｄ）二酸化ガ
ドリニウム１〜６０重量部よりなる組成物を硬化して得
られる熱中性子遮蔽材に係る。

［作　用］ 本発明において、ビニル鎖端ポリオルガノシロキサン成
分（Ａ）のＲ及びＲ′によって表される一価炭化水素基
としてはアルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル
、ブチル、ヘキシル、オクチル、及びデシル基）、アリ
ール基（例えはフェニル、トリル及びキシリル基）、シ
クロアルキル基（例えはシクロへキシル及びシクロヘプ
チル基）、アラルキル基（例えばヘンシル、β−フェニ
ルエヂル及びβ−フェニルプロピル基）か例示され、Ｒ
′としては更にアルケニル基（ビニル及びアルリル基）
か例示に追加される。Ｒ及びＲ′はそれぞれ１種または
２種以上を併用しても差し支えなく、また、互いに同一
であっても異なっていてもよい。

Ｒ及びＲ′によって表わされる基の少なくとも５０％は
メチル及びビニルからなる群から選択され、好ましい特
別の組成物においてはＲ及びＲ′によって表わされる基
の全てがメチル基及びビニル基である。

ｎの値は成分（Ａ）の２５℃にお（つる粘度か１００〜
５０．０００ｃＳｔ、好ましくは５００〜８，０００ｃ
Ｓｔになる範囲である。成分（Ａ）の粘度が１００ｃＳ
ｔ未満ては充分な物理特性が得られず、５０，０ＯＯｃ
Ｓｔを超えると未硬化の状態での取り扱いが困難になる
ために好ましくない。

本発明における成分（Ｂ）のポリオルカノシロキン共重
合体は補強性充填剤を含有しなくても組成物に充分な強
度を与えるための成分で、脂肪族不飽和結合を含有しな
い一価炭化水素またはビニル基であることかできるＲ″
基を含有し、Ｒ″基の少なくとも前述した割合かビニル
基であるポリオルガノシロキサン共重合体として定義し
うる。ビニル基でないＲ″基は成分（Ａ）のＲ基と同じ
範囲のもの及びその類似の基てあり、その好ましい実施
態様では脂肪族不飽和結合を含有しない一価炭化水素基
の全てかメチル基である。ビニル基は（Ｒ″）、Ｓ　ｉ
ｏ　８．５基の一部として、または（Ｒ″）２ＳｉＯ基
の一部として存在することかでき、あるいはその両方に
存在することもできる。

共重合体成分（Ｂ）中の各種のシロキサン単位は（Ｒ″
）３ＳｉＯ８，５単位：　Ｓ　ｉ　Ｏ２単位の比か０４
．］−１−：　１にあるように３１！釈する。（Ｒ″＞
３３　ｉｏ　ｏ、５単位５ｉＯ７【社位の比が０４，１
未満ては、成分（Ｂ）の安定性か悪くて制御よく合成す
ることが困難てあり、また、］・１を超えると硬化物に
良好な機械的強度を与えることができないために好まし
くない。

（Ｒ″＞２３ｉｏ単位は共重合体中のシロキサン単位の
全数を基準にして０〜１０モル％に等しい量で存在する
。珪素結合ビニル基が共重合体中に位置している場所に
は無関係に、珪素結合ビニル基は共重合体成分（Ｂ）の
２．５〜１００モル％に等しい量で存在しているべきで
ある。

共重合体成分（Ｂ）は固体の樹脂状材料であり、多くの
場合はへ一シレンまたは１〜ルエンのことき溶媒中の溶
液として、かつ一般には３０〜７５重景％溶重量して製
造されている。組成物の取り扱いを容易にするなめ、共
重合体成分（Ｂ）のこの溶液は通常ビニル鎖端ボリシロ
キザン成分（Ａ）の一部または全部中に溶解し、得られ
た溶液より溶媒を留去して成分（Ａ）と共重合体成分（
Ｂ）の混合物を造ってもよいし、予め溶媒を除いた成分
（Ｂ）を用いても構わない。

成分（Ｂ）の量は成分（Ａ）１．００重量部に対して０
〜１００重量部、好ましくは１０〜８０重量部である。

中性子遮蔽材に機械的強度が必要な場合には、成分（Ｂ
）を１０重量部以上配合しないと補強性充填剤なしては
充分な強度が得られず、補強性充填剤を併用すると本発
明で意図する中性子の遮蔽に必要な水酸化マグネシウム
粉及びＢ４Ｃ粉の充填が不用能になるために好ましくな
い。また、成分（Ｂ）の量か１００重量部を超えると、
未硬化の状Ｔルの組成物の粘度が高くなって取り扱いに
くい。

本発明における成分（Ｃ）のポリオルカッ水素シロキサ
ンは成分（Ａ）及び（Ｂ）と反応して網状のポリシロキ
サンを構成するものてあり、そのために分子中に平均２
個を超える数の珪素結合水素原子をもつものである。こ
のようなポリオルカッ水素シロキサンはシロキサン単位
が鎖状、分岐状、環状のいずれてあってもよく、珪素−
水素結合をもつシロキサン単位のみからなる重合体でも
、これとトリオルカッシロキシ単位、ジオルカッシロキ
シ単位、モノオルカッシロキシ単位及び５ｉ０２単位の
うち１種または２種以上との共重合体でもよい６Ｒとし
ては成分（Ａ）におけるＩ（と同様なものか例示され、
１種または２種以」二を併用しても差し支えないか、合
成のし易すさ、比較的低い粘度で硬化後の良好な物理特
性を得ることから、メチル基及びフェニル基が好ましく
、特にメチル基が好ましい。−分子中に平均２個を超え
る数の珪素結合水素原子をもつためには、合成の容易さ
から、ｍは２以」二であることが必要で、好ましくは４
〜１、、ＯＯＯの範囲である。【０か４未満ては揮発性
が大きく、１　、ＯＯＯを超えると合成、取り扱いか困
難となる。ａが１０未満のものや、ｂが１０を超えるも
のは合成が困難である。ａか２０を超えると成分（Ｃ）
が必要な珪素結合水素原子を有しつつ所望のｍをとるこ
とができず、ｌ〕が０．１未満ては所望の珪素結合水素
原子を与えるための【ｎの数か大きくなって、成分（Ｃ
）の取り扱いが困難になる。ａ＋１〕の和が１９未溝の
ものは制御よく合成することが困難であり、３．０を超
えると必要な重合度が得られない。

成分（Ｃ）の基は成分（Ａ）及び成分（Ｂ）に含まれる
ビニル基１個に対して成分（Ｃ）に含まれる珪素＝１１
＝ 原子に直接結合した水素原子の量か０５〜５．０個とな
るのに充分な量である。０．５個未満てはゴム状弾性体
か得られず、５０個を超えると発泡したり、機械的性質
の低下をもたらすために好ましくない。

本発明に使用する白金触媒成分（Ｅ）は珪素−水素結合
と珪素結合ビニル基との間の反応を行わせるのに有効な
公知の白金触媒の全てを含む。成分（Ｅ）としては白金
黒、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯
体、白金−ホスフィン錯体及び白金−ポスファイト錯体
が例示される。使用する白金触媒の種類に関係なく、触
媒は通常組成物中の珪素結合ビニル基１モルについて白
金１０−３ないし１０−６グラム原子となるに充分な量
て使用する。

次に、本発明に使用する不飽和ポリエステル成分（、）
は分子策か６００〜１．．２００の範囲内にあるものて
あれは特に限定されるものではなく、例えは大日本イン
キ化学工業株式会社製のポリライ１〜等を使用すること
かできる６ 促進剤成分（ｂ）はナフテン酸コバルト６％及び鉱物油
９４％よりなるものであり、成分（ｂ）の配合量は不飽
和ポリエステル成分（ａ）の重量当たり１〜２％である
。

硬化剤成分（ｃ）はメチルエヂルケＩ〜ンパーオキサイ
ト５０〜５５％及び可塑剤４５〜５０％よりなるもので
あり、成分（ｃ）の配合量は不飽和ポリエステル成分（
ａ）の重量当たり１〜２％である。

なお、可塑剤としては例えばＤ−オクチルフタレー１へ
等を用いることができる。

本発明に使用する成分（Ｄ）及び（ｄ）は酸化ガドリニ
ウム（ｃｄ２ｏ、）である。酸化カドリニウムは熱中性
子吸収特性に優れた力１〜リニウムをオルカッシロキサ
ン組成物またはポリエステル組成物から・なる基体に添
加するために使用するものであり、その配合量はオルカ
ッシロキサン組成物［（Ａ、）−１−（Ｂ　）＋　（Ｃ
）］４０〜９９重量部またはポリエステル成分（ａ）４
．０〜９９重量部に対して１〜６０重量部の範囲内であ
る。酸化カドリニウムの配合量が１重量部未満であると
、その熱中性子吸収特性か充分に発揮されないなめに好
ましくない。また、」二限は特に限定されるものてはな
く、オルカノシロキザン組成物またはポリエステル組成
物が成形性を保持てきる範囲で配合することがてきるが
、通常６０重量部程度が成形性を保持できる上限となる
。

上述の配合をもつオルカノシロキザン系またはポリエス
テル系の組成物を所定の形状に成形し、硬化することに
より本発明の熱中性子遮蔽材を得ることができる。

１実　施　例」 以下に実施例を挙げて本発明の熱中性子遮蔽材を得た。

実−總−例− 以下の第１表に記載する配合割合のオルカノシロキザン
系紺成物及びポリニスデル系組成物を用いて厚さ１＋ｎ
＋ｎのシート材に成形し、硬化させ、本発明の熱中性子
遮蔽材としな。

得られた熱中性子遮蔽材を１枚ないし数枚重ねて、［」
木原子力研究所東海Ｊ’　Ｉ（Ｒ−２号炉により］　０
人及び２．４４人の中性子を照射した結果を第１図ない
し第４図に記載する。

また、上記試験から得られた熱中性子遮蔽材のＩ／Ｉ。

＝１／１．０００の場合の中性子遮蔽材の厚さ（ＩｎＩ
ｎ）と線吸収係数（μ・ｃ「１）の値を第１表に併記す
る。

／ ［発明の効果］ 本発明の熱中性子遮蔽材は基体であるオルカッシロキサ
ン組成物またはポリエステル組成物に高熱中性子吸収断
面積をもつカドリニウムを酸化カドリニウムの形態て添
加することにより、これまでにない優れた熱中性子吸収
特性を得ることができ、種々の原子力設備等の熱中性子
遮蔽材として使用することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で得られたオルガノシロキサン系の熱中
性子遮蔽材に１．０人の中性子線を照射した時のデータ
を示す図であり、第２図は実施例で得られたオルガノシ
ロキサン系の熱中性子遮蔽材に２４４人の中性子線を照
射した時のデータを示す図であり、第３図は実施例で得
られたポリエステル系の熱中性子遮蔽材に１０人の中性
子線を照射した時のデータを示す図であり、第４図は実
施例で得られたポリエステル系の熱中性子遮蔽Ｈに２４
４人の中性子線を照射した時のデータを示ず図である。 手続補正書く方式） 昭和６３年　７月　５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）：一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中、Ｒは脂肪族不飽和結合を含有しない一価炭化水
   素基、Ｒ′は一価炭化水素基、ｎは（Ａ）の粘度が２５
   ℃において１００〜５０，０００ｃＳｔになる数を示す
   ］ で表されるビニル基で両末端が封鎖されたポリオルガノ
   シロキサン１００重量部、 （Ｂ）：（Ｒ″）＿２ＳｉＯ単位を含みまたは含まず、
   （Ｒ″）＿３ＳｉＯ＿０＿．＿５単位とＳｉＯ＿２単位
   （式中、Ｒ″は脂肪族不飽和結合を含有しない一価炭化
   水素基及びビニル基から選ばれた基を示す）よりなり、
   珪素原子の２．５〜１０モル％は珪素原子に直結するビ
   ニル基を有し、 （Ｒ″）＿３ＳｉＯ＿０＿．＿５単位：ＳｉＯ＿２単位
   の比が０．４：１〜１：１であるポリオルガノシロキサ
   ン共重合体０〜１００重量部、 （Ｃ）：一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中、Ｒは（Ａ）におけるＲと同じ意義をもち、ｍは
   ２以上の数であり、ａは１．０〜２．０の値を有し、ｂ
   は０．１〜１．０の値を有し、（ａ＋ｂ）は１．９〜３
   ．０であり、一分子について平均２個を超える数の珪素
   原子に直結する水素を有する］ で表わされ、（Ａ）及び（Ｂ）のポリオルガノシロキサ
   ンのビニル基１個について珪素原子に直結する水素原子
   ０．５〜５．０個となるに充分な量のポリオルガノ水素
   シロキサン、 よりなるオルガノシロキサン組成物４０〜９９重量部、 （Ｄ）、酸化ガドリニウム１〜６０重量部、及び （Ｅ）実効量の白金触媒、 よりなる組成物を硬化して得られる熱中性子遮蔽材。 ２、（ａ）：分子量６００〜１，２００の不飽和ポリエ
   ステル４０〜９９重量部、 （ｂ）：ナフテン酸コバルト６％及び鉱物油９４％より
   なる促進剤を不飽和ポリエステル重量当たり１〜２％、 （ｃ）：メチルエチルケトンパーオキサイド５０〜５５
   ％及び可塑剤４５〜５０％よりなる硬化剤を不飽和ポリ
   エステルの重量当たり１〜２％、及び （ｄ）：酸化ガドリニウム１〜６０重量部よりなる組成
   物を硬化して得られる熱中性子遮蔽材。