一种含氟聚合物包覆型球形铝粉及其制备工艺与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含氟聚合物包覆型球形铝粉及其制备工艺与应用，该工艺是通过原位聚合的方法，使含氟单体在球形铝粉表面发生原位聚合，从而达到包覆的目的。首先在搅拌及惰性气体保护的状态下，将球形铝粉分散在溶剂油中，随后依次加入引发剂、交联剂及含氟单体，保持一定的反应温度，使之发生聚合反应；聚合反应结束后，冷却抽滤，将得到的产物烘干，即可得到含氟聚合物包覆的球形铝粉。通过这种方法制备的包覆型球形铝粉可以有效地解决球形铝粉在空气中易氧化失活的问题，且具有优异的耐酸碱性能，具有广阔的应用前景。

A Fluorinated Polymer Coated Spherical Aluminum Powder and Its Preparation Technology and Application

The invention discloses a fluorinated polymer-coated spherical aluminium powder and its preparation process and application. The process enables fluorinated monomers to be in-situ polymerized on the surface of spherical aluminium powder by in-situ polymerization, thereby achieving the purpose of coating. Firstly, spherical aluminium powder was dispersed in solvent oil under stirring and inert gas protection, then initiator, crosslinking agent and fluorine-containing monomer were added sequentially to keep a certain reaction temperature, so that the polymerization reaction took place. After the polymerization reaction, the product was cooled and filtered and dried, then the spherical aluminium powder coated with fluorine-containing polymer was obtained. The coated spherical aluminium powder prepared by this method can effectively solve the problem of oxidative inactivation of spherical aluminium powder in air, and has excellent acid and alkali resistance, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚合物包覆型球形铝粉及其制备工艺与应用
本专利技术涉及金属颗粒改性领域，具体涉及球形铝粉的包覆工艺，尤其涉及一种含氟聚合物包覆型球形铝粉及其制备工艺与应用。
技术介绍
金属燃烧剂是现阶段固体推进剂的重要组分之一,金属燃烧剂可以提高固体推进剂的爆热密度。同时,固体推进剂在燃烧过程中生成的固体金属氧化物，可以起着抑制振荡燃烧作用。常用的金属燃烧剂有锂、铍、硼、镁、铝等，在众多的金属粉体中，球形铝粉由于具有比表面积大,耗氧量低,燃烧焓高等性能,再加上铝粉的原材料丰富,成本较低,成为了现阶段研究广泛的热点方向。球形铝粉燃烧完全、燃烧效率高，同时有着优异的点火性能，其作为金属燃烧剂加入固体推进剂中能够明显地提高固体推进剂的比冲量和燃烧速率，增强推进剂的燃烧稳定性，使其在固体推进剂领域有着广阔的应用前景。由于球形铝粉的大表面积、高比表面活性等特点，其每克可达几百平方米，甚至更高，使得它在临界温度时反应速度快，而且单位活性高、活化点多容易发生相变，因此球形铝粉的制备与储存也更加困难，在空气中极易发生氧化，从而导致球形铝粉无法真正发挥其高比表面能、高燃烧焓等优异性能，氧化严重甚至会降低固体推进剂的性能，进而限制了球形铝粉的实际应用效果。为解决球形铝粉在空气中易氧化的问题，采用包覆技术在球形铝粉表面包覆一层或多层纳米薄膜可能是行之有效的方法，近年来出现了许多通过包覆技术改性片状铝粉的报道，片状铝粉采用较多的单体有硅酸四乙酯、硅烷偶联剂、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在片状铝粉表面包覆一层或多层纳米薄膜可以有效地阻挡外界与活性铝的接触，进而提高片状铝粉的耐碱性。片状铝粉主要应用于原料领域。但是，由于球形铝粉表面的活性铝含量更高，聚合反应难以进行，因此很少有报道用于球形铝粉的包覆工艺。球形铝粉则主要应用于固体推进剂领域。现有的技术大多是使链状聚合物附着在了铝粉表面，无法形成完整的包覆膜，其次，又因为球形铝粉具有比较大的比表面积，聚合物更难以在球形铝粉表面进行，因此影响了球形铝粉的包覆。
技术实现思路
针对现有的球形铝粉在使用过程中易氧化的问题，本专利技术提供一种含氟聚合物包覆型球形铝粉及其制备工艺与应用。本专利技术选用含氟聚合物对球形铝粉进行包覆，在球形铝粉表面包覆一层纳米含氟聚合物膜，该层聚合物膜能够有效地阻止活性铝与外界的接触，同时由于含氟聚合物具有优异的耐腐蚀、耐候性，因此可以有效地解决球形铝粉在空气中易氧化的难题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供一种含氟聚合物包覆型球形铝粉的制备工艺，包括以下步骤：①将球形铝粉均匀分散在溶剂油中，在惰性气体的保护以及机械搅拌的状态下，将体系加热至聚合反应的反应温度；②在搅拌下依次向体系中滴加偶氮类引发剂、含氟单体及交联剂，滴加结束继续搅拌直至聚合反应完成；③将体系冷却至室温，进行抽滤，将抽滤得到的铝粉置于70℃的烘箱烘干，即得含氟聚合物包覆的球形铝粉。优选的，所述聚合反应的反应温度为60～90℃；滴加结束继续搅拌的时间为3～5小时。优选的，所述溶剂油的添加质量为球形铝粉质量的6～20倍；所述偶氮类引发剂的添加质量为球形铝粉质量的0.5％～2.5％；所述含氟单体的添加质量为球形铝粉质量的5～20％；所述交联剂的添加质量为球形铝粉质量的5～20％。优选的，所述溶剂油为100号溶剂油、120号溶剂油、150号溶剂油中的一种或者多种组合。优选的，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、BPO中的一种或者多种组合。优选的，所述含氟单体选择含氟烯酸脂类单体。优选的，所述含氟单体选择丙烯酸三氟乙脂、甲基丙烯酸三氟乙脂、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十二氟庚酯中的一种或者多种组合。优选的，所述交联剂选择三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯。本专利技术第二方面提供根据上述的制备工艺制得的含氟聚合物包覆型球形铝粉。本专利技术第三方面提供上述含氟聚合物包覆型球形铝粉在固体推进剂领域中的应用。本专利技术第四方面提供一种固体推进剂，以上述的含氟聚合物包覆型球形铝粉为重要组分。所述方法制备的球形铝粉由于表面含氟聚合物膜的存在，在各种环境中能够稳定存在，不易被氧化。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所提供的制备工艺能够将含氟聚合物膜均匀地包覆在球形铝粉表面，并且可以稳定存在。(2)本专利技术所制备的含氟聚合物包覆型球形铝粉能够有效地解决球形铝粉易氧化失活的问题。(3)本专利技术所制备的含氟聚合物包覆型球形铝粉具有优异的稳定性以及耐腐蚀、耐候性能，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术所使用的原料球形铝粉的扫描电子显微镜照片。图2为实施例1通过含氟聚合物包覆球形铝粉的扫描电子显微镜照片。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。正如
技术介绍
部分所介绍的，球形铝粉的制备与储存困难，在空气中极易发生氧化，从而导致球形铝粉无法真正发挥其高比表面能、高燃烧焓等优异性能，氧化严重甚至会降低固体推进剂的性能，进而限制了球形铝粉的实际应用效果。相对比于在本专利中提出本专利技术第一方面提供一种含氟聚合物包覆型球形铝粉的制备工艺，包括以下步骤：①将球形铝粉均匀分散在溶剂油中，在惰性气体的保护以及机械搅拌的状态下，将体系加热至聚合反应的反应温度；②在搅拌下依次向体系中滴加偶氮类引发剂、含氟单体及交联剂，滴加结束继续搅拌直至聚合反应完成；③将体系冷却至室温，进行抽滤，将抽滤得到的铝粉置于70℃的烘箱烘干，即得含氟聚合物包覆的球形铝粉。该工艺是通过原位聚合的方法，使含氟单体在球形铝粉表面发生原位聚合，从而达到包覆的目的；所述方法制备的球形铝粉由于表面含氟聚合物膜的存在，在各种环境中能够稳定存在，不易被氧化。含氟聚合物包覆型球形铝粉具有优异的稳定性以及耐腐蚀、耐候性能，具有广阔的应用前景。机理是原位聚合，含氟单体和交联剂在引发剂的作用下在铝粉表面发生聚合反应，同时由于交联剂的存在，能够在铝粉表面形成一层完整的三维网状的包覆膜，由于这层含氟包覆膜的存在使得球形铝粉能够具有含氟聚合物的优异性能，如优异的耐酸碱、耐候、抗氧化等性能。优选的，所述聚合反应的反应温度为60～90℃；滴加结束继续搅拌的时间为3～5小时。应温度的选择是基于引发剂的使用温度，AIBN的使用温度在45-90℃，但是温度在低于60℃时包覆效果较差，因此选用的反应温度是60-90℃。优选的，所述溶剂油的添加质量为球形铝粉质量的6～20倍；所述偶氮类引发剂的添加质量为球形铝粉质量的0.5％～2.5％；所述含氟单体的添加质量为球形铝粉质量的5～20％；所述交联剂的添加质量为球形铝粉质量的5～20％。优选的，所述溶剂油为100号溶剂油、120号溶剂油、150号溶剂油中的一种或者多种组合。原料铝粉能够在溶剂油中较好的分散；溶剂的选择主要是看铝粉在溶剂中的分散状态。优选的，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、BPO中的一种或者多种组合。聚合反应过程为链引发、链增长、链终止，其中链引发是控制聚合速率的关键反应，而引发剂是链引发的反应物之一，对聚合反应过程的影响至关重要。引发剂的选择：引发剂分为水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟聚合物包覆型球形铝粉的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：①将球形铝粉均匀分散在溶剂油中，在惰性气体的保护以及机械搅拌的状态下，将体系加热至聚合反应的反应温度；②在搅拌下依次向体系中滴加偶氮类引发剂、含氟单体及交联剂，滴加结束继续搅拌直至聚合反应完成；③将体系冷却至室温，进行抽滤，将抽滤得到的铝粉烘干，即得含氟聚合物包覆的球形铝粉。

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物包覆型球形铝粉的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：①将球形铝粉均匀分散在溶剂油中，在惰性气体的保护以及机械搅拌的状态下，将体系加热至聚合反应的反应温度；②在搅拌下依次向体系中滴加偶氮类引发剂、含氟单体及交联剂，滴加结束继续搅拌直至聚合反应完成；③将体系冷却至室温，进行抽滤，将抽滤得到的铝粉烘干，即得含氟聚合物包覆的球形铝粉。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述聚合反应的反应温度为60～90℃；滴加结束继续搅拌的时间为3～5小时。3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述溶剂油的添加质量为球形铝粉质量的6～20倍；所述偶氮类引发剂的添加质量为球形铝粉质量的0.5％～2.5％；所述含氟单体的添加质量为球形铝粉质量的5～20％；所述交联剂的添加质量为球形铝粉质量的5～20％。4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿兵，梁吉虹，门鹏超，陈健，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37