[发明专利]一种铝粉/聚四氟乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铝粉/聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，属于含能材料技术领域，该材料由26.5%‑95%质量分数的微米铝粉和5%‑73.5%质量分数的聚四氟乙烯构成，其步骤为：将微米铝粉、聚四氟乙烯、极性分散剂经混合形成悬浮液，聚四氟乙烯通过分子间力吸附在铝粉表面，使悬浮液干燥至溶剂完全挥发；在行星球磨机中，通过机械力化学作用，聚四氟乙烯与铝粉表面之间出现Al‑F键合倾向，大大缩短扩散距离；再进一步实施烧结处理，使聚四氟乙烯在铝粉表面分布更均匀。本发明制备过程工艺操作简单，环境污染小，可实施大批量工业生产。

技术领域

本发明属于含能材料技术领域，具体涉及到一种核壳结构的铝粉/聚四氟乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

氟聚物作为包覆材料在反应碎片、混合炸药、烟火剂等军事领域引起了大家的广泛兴趣。F具有很强的电负性，能够与氧化铝壳层发生预先点火反应从而增加体系能量，提高铝的反应活性，与传统配方相比，将氟聚物作为引信或氧化剂的含能配方拥有更大的火焰传播速度、更高的火焰温度和更多的产气量聚四氟乙烯（PTFE）含氟量高达67%（摩尔量），摩擦系数小、热稳定性好、化学惰性强，能够与氧化铝反应生成CO、AlF₃，与单分子炸药的生成热低于12GJ/m³相比，铝粉/聚四氟乙烯（Al/PTFE）的生成热高达21GJ/m³，增加体系总放热量，还为铝的进一步反应提供附加能量，同时不同于生成致密的氧化铝壳层，AlF₃为疏密的多孔结构，在扩散阶段为氧气进入铝核提供了通道，改善了点火延迟现象；此外，AlF₃在1277℃下即能升华，体系内部增压，颗粒破碎，减少团聚倾向，从而改善燃烧性能。

Altering Reactivity of Aluminum with Selective Inclusion ofPolytetrafluoroethylene through Mechanical Activation（Propellants,Explosives, Pyrotechnics, Vol.2 No.1）通过球磨法制备了铝粉/聚四氟乙烯复合材料，得到的复合材料比表面积增加，起始反应温度降低，并且证明反应过程中生成的气体确实能够减少团聚，但得到的材料由于冷焊效应使得粒径分布不均，且经过长时间高能挤压、摩擦后，出现了片状结构，虽然比表面积增加，但过程中未进行钝化处理，存在较高的安全隐患，而且铝表面极易被氧化，活性铝含量降低，导致燃烧焓降低，大颗粒的存在使得火焰传播受到阻碍，在没有另外添加强氧化剂的情况下，燃烧效率低；铝粉/聚四氟乙烯机械活化含能材料的制备及其微观性能研究（材料导报，第32卷 第3期）对用高能球磨制备铝粉/聚四氟乙烯复合材料开展了研究并进行了简单表征，过程中铝粉生成了裸露表面，未考虑到其进一步氧化的控制，导致铝粉微观形貌发生意外变化，同时也使得铝粉与聚四氟乙烯分散不够均匀，聚四氟乙烯未能在铝粉表面形成均匀包覆层，得到复合材料的微观形貌如图1所示。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝粉/聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，以解决铝粉点火延迟、燃烧速率低、燃烧不充分等问题。

本发明的技术方案是：一种铝粉/聚四氟乙烯复合材料，由26.5%-95%质量分数的微米铝粉和5%-73.5%质量分数的聚四氟乙烯构成。

进一步的，复合材料为核壳结构，铝粉为核，聚四氟乙烯包覆在铝粉表面。

进一步的，铝粉平均粒径为1µm-30µm。

进一步的，聚四氟乙烯平均粒径为200nm-5µm。