本发明涉及一种复合材料，特别涉及一种含有硼元素的复合粉体材料及其制备工艺，主要用于推进剂、炸药、发射药领域，用作可燃剂或者助燃剂。
背景技术：
：硼粉具有高质量、高体积热值、洁净燃烧等优点，因此广泛用于火炸药配方中。但硼粉在实际应用中主要存在两大问题:一是硼粉的熔点、沸点高，且其氧化产物熔点也很高，导致其点火性能差、燃烧效率低，补燃效果差等；二是硼粉表面易与外界的氧气、水蒸气等结合产生h3bo3等水溶性杂质，这些杂质与htpb发生缩合反应，生成高粘度端羟基聚丁二烯硼酸酯，导致固体推进剂加工性能恶化。针对以上两个问题，目前国内外学者多采用乙醇、水等溶剂提纯或采用氢氧化钠、氨水等中和硼粉表面酸性杂质，或者采用gap、htpb、pbt、ap、lif等表面包覆等方法。但是，文献《含能粘接剂团聚硼性能研究》(固体火箭技术，vol.36no.42013)研究表明，乙醇提纯虽然能够改善酸性和工艺性能，但是酸性依然较大，采用包覆技术虽然能够改善酸性和工艺性能，但是不能改善硼粉的反应阈值，且反应尺度与炸药爆轰反应不匹配，导致在炸药中反应完全性较低。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是克服
背景技术：
中的不足，提供一种硼基复合材料，解决硼粉的酸性，进而改善与htpb的工艺性能，同时降低材料的反应阈值，提高能量利用率。本发明的构思：针对硼粉的高熔点、高沸点和高反应阈值是硼的原子结构导致的，常用的工艺手段无法改变硼的原子结构，因此需要提高反应温度，使其高于硼的温度阈值；硼的酸性高是硼粉表面易与外界的氧气、水蒸气等结合产生h3bo3等水溶性杂质导致。常用的洗涤、中和等方法，虽然去掉表面的h3bo3杂质，但是随着硼原子的爆漏时间增加，依然会产生新的杂质；常用的包覆方法虽然能改善硼粉的性能，但是包覆层脱落依然会导致硼原子参加反应。此外，常用的包覆手段无法调节硼爆轰反应。本发明分析常用技术的不足，另辟蹊径，提出采用一种活性高热值低阈值的金属，优先于硼参加爆轰反应，提高反应的温度和压力。硼和高活性金属之间通过化学或物理手段接触形成复合颗粒，在复合颗粒外侧设计一层惰性保护膜保护硼原子；即使外侧保护膜脱落，在暴漏时硼原子、金属原子与大气形成原电池效应，保护硼原子。本发明的设计思路是：设计一种硼铝复合结构，通过超细铝改变硼的外电势；超细铝优先于硼参加爆轰反应，释放热量提高体系的温度和压力，提高硼的反应度；硼和高活性金属之间通过机械研磨形成复合颗粒；采用聚四氟乙烯粉在复合颗粒外侧形成包覆膜，起到保护作用。由于硼粉表面存在硼酸杂质，因此在研磨前需要先采用乙醇水洗的手段去除杂质，乙醇可以和硼酸发生化学反应，消耗掉硼粉表面的硼酸杂质；在工艺过程中，乙醇润湿在硼粉表面，防止硼粉进一步酸化；再将硼、铝、聚四氟乙烯粉在石油醚环境中研磨，形成聚四氟乙烯粉包覆的硼基复合材料。基于上述原理，本发明是一种硼基复合材料，其各组分及质量百分组成如下：硼粉88％～91％铝粉5％～10％聚四氟乙烯粉2％～4％其中：硼粉粒度18～400微米，铝粉粒度50纳米。本发明的制备工艺为：(1)原材料准备：按照质量百分组成称量硼粉、铝粉和聚四氟乙烯粉，准备无水乙醇；(2)硼粉洗涤：以质量比1：5在烧瓶中加入硼粉和无水乙醇，浸泡2h后，加热到50℃混合20min，混合转速100r/min；抽滤去除溶剂，得到洗涤后的乙醇润湿硼材料；(3)硼铝研磨：将洗涤后的乙醇润湿硼材料和铝粉在研磨机中研磨，研磨速度30r/min，研磨时间1h；加入聚四氟乙烯粉和等质量的石油醚，继续研磨1h；出料并在50℃真空干燥2h。本发明的优点如下：(1)本发明替换含量20％以上纯硼粉，爆热提高10％以上；(2)解决硼粉酸性问题，复合材料浓度为5％的去离子水悬浊液ph值不低于6.5。具体实施方式结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例11.1本发明参照如下质量百分组成实施：硼粉88％铝粉10％聚四氟乙烯粉2％其中：硼粉粒度18～400微米，铝粉粒度50纳米。1.2成型工艺(1)原材料准备：按照质量百分组成称量硼粉、铝粉和聚四氟乙烯粉，总质量100g准备无水乙醇500g；(2)硼粉洗涤：以质量比1：5在烧瓶中加入硼粉和无水乙醇，浸泡2h后，加热到50℃混合20min，混合转速100r/min；抽滤去除溶剂，得到洗涤后的乙醇润湿硼材料；(3)硼铝研磨：将洗涤后的乙醇润湿硼材料和铝粉在研磨机中研磨，研磨速度30r/min，研磨时间1h；加入聚四氟乙烯粉和等质量的石油醚，继续研磨1h；出料并在50℃真空干燥2h。1.3性能测试：(1)爆热测试：设计64％奥克托今/20％硼粉/16％粘结剂的浇注pbx炸药配方作为对比例，用本实施例替代配方中20％硼粉，制备直径40mm的样品100g，在200g爆热罐中进行爆热试验，测试对比例和本实施例的热值；(2)酸性检测：配制样品浓度为5％的去离子水悬浊液，搅拌，静置40min后，测定悬浊液的ph值。实施例22.1本发明参照如下质量百分组成实施：硼粉91％铝粉5％聚四氟乙烯粉4％其中：硼粉粒度18～400微米，铝粉粒度50纳米。2.2成型工艺：与实施例1相同；2.3性能测试：与实施例1相同。实施效果本发明解决了硼粉酸性问题，复合材料ph值不低于6.5；本发明替换含量20％以上纯硼粉，爆热提高10％以上，其中实施例1和实施例2相对于参考例分别提高了13％和12％。各实施例性能结果如表1所示。表1本发明性能数据实施例状态酸度爆热参考例普通硼粉4.56752实施例1硼基复合材料7.27638实施例2硼基复合材料7.07555当前第1页12