[发明专利]一种制备高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料的方法，包括以下步骤：步骤一、将聚四氟乙烯和铝粉混合，得到混合物；步骤二，将混合物常温真空抽滤，烘干；步骤三、将烘干后的物料真空热压烧结，得到高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料。本发明的制作操作简单、参数可控、一次性成型、成本低、可重复度高。在后续烧结之后，材料的密度表现好，材料的致密度可达0.99，在材料致密度上有很大的优势，材料结合紧密，提高产品的使用性能，发明过程各个参数易于调节。

技术领域

本发明属于含能材料制备技术领域，具体涉及一种制备高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料的方法。

背景技术

PTFE/Al作为一种典型的亚稳态含能材料，由于有着高能、钝感、高热稳定性以及优异的力学性能，近年来国内外都进行了大量的研究。PTFE/Al含能材料，不仅有足够大的能量密度，还有足够小的冲击诱发反应时间，可做空间碎片超高速撞击防护屏。

PTFE/Al体系主要反应为：4Al+3C₂F₄＝4AlF₃+6C

该反应的放热量为14.9kJ/g，其单位质量能量是TNT的3.5倍，换算成单位体积能量是TNT的5倍；500℃以下惰性气氛中基本不发生分解；拉伸强度超过20MPa，压缩性能好，韧性强，最大可承受170MPa的应力而不发生破碎。

现有技术中PTFE/A1材料的工艺的流程是首先将铝粉颗粒与PTFE充分混合，然后干燥和烧结，最后再经过造粒、混合和二次烧结等工艺，得到所需要的活性材料试件。但缺点是铝颗粒被严重氧化，铝颗粒表现出明显的惰性。

传统工艺制备铝/聚四氟乙烯活性含能材料，因采用不同的压片压力，配料比，烧结工艺参数，使得制备出的试件的性能差异明显，限制了铝/聚四氟乙烯活性含能材料的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的制备PTFE/Al复合材料的方法。本方法首次采用一次性真空热压烧结成型工艺，通过新的烧结温度控制和压片压力的调控获得了新的高致密度的PTFE/Al防撞复合材料。本工艺具有操作简单、一次性成型、工艺参数可控、可压制较大平面试件等特点。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种制备高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料的方法，包括以下步骤：

步骤一、将聚四氟乙烯和铝粉混合，得到混合物；

步骤二，将混合物常温真空抽滤，烘干；

步骤三、将烘干后的物料真空热压烧结，得到高致密度铝/聚四氟乙烯防撞复合材料。

优选的是，所述步骤一中，混合的方法为：将聚四氟乙烯粉末加入无水乙醇中，搅拌，得到聚四氟乙烯分散液；将铝粉加入无水乙醇中，搅拌，得到铝粉分散液；在搅拌聚四氟乙烯分散液的同时把铝粉分散液倒入聚四氟乙烯分散液，搅拌，得到混合物；所述聚四氟乙烯粉末和铝粉的质量比为2～3:1。

优选的是，所述步骤一中，混合的方法为：将聚四氟乙烯粉末加入无水乙醇中，搅拌，得到聚四氟乙烯分散液；将铝粉加入无水乙醇中，搅拌，得到铝粉分散液；将聚四氟乙烯分散液和铝粉分散液加入微波-超声波混合反应装置中，开启微波和超声波，加热至50～55℃，搅拌15～18min，得到混合物；所述微波-超声波混合反应装置的超声波频率为35～50KHz，功率为200～300W；微波频率为915MHz或2450MHz，功率为500～700W。

优选的是，所述步骤二中，真空抽滤的时间为2～4小时；烘干的温度为50～70℃，时间为2～6h。