用于微波点火的钛粉-聚偏氟乙烯复合材料及制备方法与流程

用于微波点火的钛粉
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聚偏氟乙烯复合材料及制备方法
技术领域
1.本发明属于微纳含能材料领域，具体涉及一种用于微波点火的钛粉
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聚偏氟乙烯复合材料及制备方法。


背景技术：

2.对于传统点火方式的点火药而言，例如撞击针刺点点火药对机械作用敏感，常常由于感度过高，遇到意外的撞击，而出现意外发火。一些电点火药对于电荷释放、电流电压较为敏感，由于储存运输过程中容易累积静电，静电释放时容易使其意外发火。
3.由于微波能量的输入使机械作用和电流作用成为了可被替代的能量输入形式，相应的点火药也不在需要对机械作用和电作用敏感，这使得抗撞击、抗静电的点火药的设计与制备成为了可能。用于微波作用的点火药剂将越来越受到广泛关注。但是由于起步晚，研究程度不够深入，因此在实际点火药制备方面的研究成果远远比不上传统药剂丰富。为保证微波点火的可行性，需要研究新型的微波点火药剂的制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种钛粉/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法，以作为微波点火序列中的点火药。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：一种钛粉
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聚偏氟乙烯复合材料，由55％
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75％质量分数纳米钛粉和25％
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45％质量分数的聚偏氟乙烯组成，
6.复合材料为包覆分散结构，钛粉为核，聚偏氟乙烯包覆在钛粉表面。
7.一种钛粉
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聚偏氟乙烯复合材料的用途，用于微波点火。
8.一种上述的钛粉
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聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
9.步骤(1)：按照比例称取钛粉和聚偏氟乙烯，加入分散剂，磁力搅拌后超声振荡，形成悬浮液；
10.步骤(2)：将悬浮液浇注在模具中或涂布于模具表面；
11.步骤(3)：将悬浊液在80℃
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90℃下加热干燥，直至分散剂完全挥发；
12.步骤(4)：将干燥后的复合材料转移至干燥箱内自然冷却至室温；
13.步骤(5)：冷却后，将复合材料剥离脱模。
14.进一步的，步骤(1)中的钛粉平均粒径为80
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120nm；聚偏氟乙烯分子量在25万
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50万之间。
15.进一步的，步骤(1)中的分散剂为n,n
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二甲基乙酰胺或n,n
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二甲基甲酰胺。
16.进一步的，钛粉和聚偏氟乙烯组成的复合材料与分散剂的体积比为1:4
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1:8。
17.进一步的，步骤(1)中的磁力搅拌具体为：在磁力搅拌器中搅拌5小时以上。
18.进一步的，步骤(1)中的超声振荡具体为：在超声振荡器中振荡1小时以上。
19.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
20.(1)本发明的钛粉/聚偏氟乙烯复合材料微波点火剂在自然环境中具有优异的化
学和物理稳定性，结构为包裹分散结构；长期储存安定，对撞击摩擦顿感，对静电顿感，且对微波敏感，空气气氛下在微波场中被点燃，燃速适中；本发明中的聚偏氟乙烯为可塑性高分子材料，遇到撞击后发生整体弛豫现象，不会产生传统撞击点火药遇到撞击而产生的的热点，本材料受撞击后热量不会集中在局部热点区域，而是分散到较大区域；另一方面，静电不容易在钛粉表面累积；
21.(2)本发明中聚偏氟乙烯高分子材料比热容较大，不容易使温度升高，不容易达到发火点；45％至25％质量分数聚偏氟乙烯能够有效满足上述性能的要求；传统金属钛不容易吸收微波，在微波场中与微波的作用主要以反射为主；当钛粉尺寸达到本发明中纳米级别(平均粒径为100nm)时，能够有效吸收微波能量，能在微波场中产生局部热点并达到发火点；本发明中55％至75％质量分数纳米钛粉能有效满足吸收微波并达到发火点所需要的量。
22.(3)本发明的复合材料由一定比例的纳米钛粉和聚偏氟乙烯构成，纳米钛粉分散在聚偏氟乙烯中；这种复合结构既保证了在外界冲击作用下，机械能主要作用在高分子材料聚偏氟乙烯上，使得材料具有抗冲击、抗静电的性能；有保证了材料能有效吸收微波能量，达到微波敏感；同时这种复合材料的分散方式使得氧化剂聚偏氟乙烯和还原剂纳米钛粉能够在亚微观尺度下密切接触，有利于燃烧反应的自蔓延。
附图说明
23.图1为本发明中的纳米钛粉/聚偏氟乙烯复合材料在玻璃片上涂布成型示意图。
24.图2为本发明得到的纳米钛粉/聚偏氟乙烯复合材料在微波场中点火燃烧示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
26.实施例1
27.(1)悬浊液制备
28.按本发明称取70.00mg钛粉，57.27mg聚偏氟乙烯，量取1mln,n
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二甲基甲酰胺配置成悬浊液。将配置成的悬浊液放置于磁力搅拌器上搅拌6小时，将搅拌过的悬浊液放入超声振荡器中振荡1小时。
29.(2)悬浊液涂布
30.然后将混合好的悬浊液均匀涂抹在玻片上，再将涂后的玻片放置加热台上加热烘干，温度设置90℃，热烘30min。30min后，涂抹在玻片上的悬浊液彻底烘干，变成了附着在玻片上的复合材料。然后将干燥后的复合材料和玻片转移至干燥箱内自然冷却至室温。将冷却后的复合材料从玻片上轻轻剥离，从而获得完整的钛/聚偏氟乙烯复合薄膜。称量质量为113.21mg。如图1所示，实施例1中获得的复合材料具有较好的力学性能，该复合材料柔韧，兼顾延展性和坚固性，在一定冲击力作用下，既不会损坏，也不会产生晶体断裂而出现的热点。如图2所示，实施例1中获得的复合材料能具有良好的微波感度，在针状天线散发的微波场中能有效吸收微波能量，具有良好的微波感度，在该微波场作用下0.1秒内发火，且能稳定自蔓延，微波源功率为25瓦特。
31.实施例2
32.(1)悬浊液制备
33.按本发明称取70.00mg钛粉，46.67mg聚偏氟乙烯，量取1mln,n
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二甲基甲酰胺配置成悬浊液。将配置成的悬浊液放置于磁力搅拌器上搅拌6小时，将搅拌过的悬浊液放入超声振荡器中振荡1小时。
34.(2)悬浊液注模
35.然后将混合好的悬浊液分4次注入圆柱模具中，模具底面直径30mm，高10mm。具体步骤为：
36.(1)将1/4悬浊液注入模具中，再将注射后的模具放置加热台上加热烘干，温度设置90℃，热烘30min。(2)30min后，第二次注入悬浊液，重复步骤(1)。(3)30min后，第三次注入悬浊液，重复步(1)。(4)30min后，第四次注入悬浊液，重复步骤(1)。(5)全部注入后并烘干4次后，将复合材料脱模(戴隔热手套操作，防止被烫伤)。然后将脱模后的复合材料再次进行烘干处理温度设置90℃，热烘30min。(6)将烘干后的复合材料趁热放入干燥箱内冷却至室温。(7)60min后冷却至室温，取出圆柱形复合材料进行称量，称量质量为105.13mg。
37.实施例3
38.(1)悬浊液制备
39.按本发明称取70.00mg钛粉，37.69mg聚偏氟乙烯，量取1mln,n
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二甲基甲酰胺配置成悬浊液。将配置成的悬浊液放置于磁力搅拌器上搅拌6小时，将搅拌过的悬浊液放入超声振荡器中振荡1小时。
40.(2)悬浊液注模
41.然后将混合好的悬浊液注入长条状模具中，沿着模具上的狭缝均匀注入，狭缝长150mm，宽5mm，高5mm。待悬浊液全部注入后，将模具轻轻在放平，并在桌面上震动两次，以使其铺平。再将注好的模具放置加热台上加热烘干，温度设置90℃，热烘90min。90min后，注入在模具内的悬浊液彻底烘干，变成了附着在狭缝内的复合材料。然后将干燥后的复合材料和模具转移至干燥箱内自然冷却至室温。将冷却后的复合材料从模具狭缝内轻轻剥离，从而获得完整的钛/聚偏氟乙烯复合长条。称量质量为95.33mg。