本发明涉及含能材料，具体是一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料及其制备方法。
背景技术：
1、随着武器装备不断更新升级，活性破片代替以往单一毁伤模式的普通破片成为国内外军事领域研究重点。活性破片作为一类新型高效毁伤类含能材料，由两种或两种以上非炸药材料混合而成，其依靠高速侵彻进入目标，内部活性材料受到强冲击而引发强烈的化学反应，产生燃烧、爆炸并生成亚稳态材料破片，造成高效毁伤作用。其中以铝/聚四氟乙烯(al/ptfe)活性材料最具典型，该类材料具有良好的韧性和强度，被起爆后能够释放大量的热，与传统炸药(如三硝基甲苯tnt、黑索金rdx)相比具有更高的能量密度与燃烧焓，因此近年来备受关注与研究。
2、现有技术中，al/ptfe活性材料由al粉与ptfe组成，制备方式一般包括混粉、模压预成型以及烧结工艺等，然而以这种配方及制备方式制得的al/ptfe活性材料存在释能效率不足的问题，无法完全发挥其侵爆耦合增强特性的优势。
3、基于此，本发明提出一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料及其制备方法，以提高al/ptfe活性材料的释能效率。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有al/ptfe活性材料释能效率不足的问题，提供了一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料及其制备方法。
2、本发明是采用如下技术方案实现的：
3、一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料，包括聚四氟乙烯、铝粉和包覆于所述铝粉的含能热塑性弹性体，其中，所述铝粉、所述含能热塑性弹性体和所述聚四氟乙烯的质量份数比为25～26:1.5～5:70～72.5。
4、含能热塑性弹性体具有含能、钝感以及力学性能优异的优点。本发明通过在聚四氟乙烯基活性材料中引入包覆于铝粉的含能热塑性弹性体，可以提高聚四氟乙烯基活性材料的抗变形性能，使聚四氟乙烯基活性材料在高速冲击作用下不易发生变形，进而避免聚四氟乙烯基活性材料发生破坏，如此，可以提高聚四氟乙烯基活性材料的释能效率。
5、进一步地，所述含能热塑性弹性体为聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体(gap-etpe)；所述铝(al)粉的平均粒径为10μm。
6、优选地，gap-etpe的规格可以为工业级。
7、gap-etpe具有含能、钝感以及力学性能优异的优点，可以提高聚四氟乙烯基活性材料的释能效率。
8、一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，采用如下步骤实现：
9、步骤s1：采用溶剂蒸发法，将聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体包覆于铝粉，并干燥、过筛，得到包覆铝粉；
10、步骤s2：采用球磨混料法，将所述包覆铝粉与聚四氟乙烯粉末混合，得到活性材料粉体；其中，所述活性材料粉体中，铝粉、聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体与聚四氟乙烯的质量份数比为25～26:1.5～5:70～72.5；
11、步骤s3：将所述活性材料粉体模压预成型，得到活性材料预制体；
12、步骤s4：将所述活性材料预制体温等静压成型，得到基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料。
13、一方面，上述制备方法中的聚四氟乙烯基活性材料，与前述部分中的聚四氟乙烯基活性材料具有相同的组分与配比，因此，通过上述制备方法制备的聚四氟乙烯基活性材料，可以实现与前述部分中的聚四氟乙烯基活性材料相同的效果，也就是说，可以提高聚四氟乙烯基活性材料的释能效率。另一方面，步骤s4采用温等静压制备技术，具有高效率益处，并且利用等静压机中液体能够均匀施加压力的特点对材料进行均匀高压作用，使制得的活性材料性能更加优异。
14、进一步地，步骤s2中，所述活性材料粉体中，铝粉、聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体与聚四氟乙烯的质量份数比为26:1.5:72.5、26:3:71和25:5:70中的任一个。
15、进一步地，步骤s1中，所述铝粉的平均粒径为10μm；步骤s2中，所述聚四氟乙烯粉末的平均粒径为5μm。
16、进一步地，步骤s1采用如下步骤实现：
17、步骤s1.1：将聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体和x克铝粉加入盛有yml四氢呋喃的容器中，使x:y为1:4，而后将该容器置于温度为60℃的恒温锅中，并以300rpm的速度搅拌20min，得到第一悬浊液；
18、步骤s1.2：对所述第一悬浊液超声处理30min后，将盛有所述第一悬浊液的容器置于温度为60℃的恒温锅中，并以300rpm的速度搅拌1h，得到第二悬浊液；
19、步骤s1.3：在通风条件下，将所述第二悬浊液在室温下挥发大于或等于1h，得到包覆铝粉初品；
20、步骤s1.4：将所述包覆铝粉初品置于50℃恒温干燥箱中进行干燥，干燥时间大于或等于24h；
21、步骤s1.5：将干燥后的所述包覆铝粉初品用筛网过筛，得到所述包覆铝粉。
22、需要说明的是，实际应用中，包覆铝粉可多次分批制备。其中，为得到均匀的gap-etpe包覆al粉产物，一次制备al粉量不宜过多，一次可以按照5gal的量制备。
23、上述方法中，第二悬浊液在室温下挥发大于或等于1h，包覆铝粉初品置于50℃恒温干燥箱中的干燥时间大于或等于24h，能够将溶剂四氢呋喃彻底挥发。而且，室温下挥发是在通风条件下进行的，可以降低溶剂四氢呋喃的毒性对作业人员的影响。
24、进一步地，步骤s2包括：将所述包覆铝粉与所述聚四氟乙烯粉末加入球磨机的球磨罐中，并在球磨罐中加入金属磨球，使所述金属磨球的质量，和所述包覆铝粉与所述聚四氟乙烯粉末的质量和之间的比值为5:1；而且，步骤s2中，球磨机的转速为40rpm，球磨混料时间大于或等于2h。
25、步骤s2中，金属磨球的质量为包覆铝粉与聚四氟乙烯粉末的质量和的5倍，且球磨混料时间大于或等于2h，能够使聚四氟乙烯基活性材料中各组分混合均匀。
26、进一步地，步骤s3中，将所述活性材料粉体模压预成型是利用液压机来实现的，成型压力为20mpa，保压时间为5min。
27、进一步地，步骤s4采用如下步骤实现：
28、步骤s4.1：将所述活性材料预制体的橡胶模具置于等静压机中，加热至90℃，并在该温度下保温，保温时间大于或等于1h；
29、步骤s4.2：保持温度为90℃，对所述活性材料预制体加载压力，直至加载压力达到280mpa，并在该压力下保压5min，得到第一活性材料初品；
30、步骤s4.3：将装有所述第一活性材料初品从等静压机中取出，并将所述第一活性材料初品在室温条件下放置大于或等于24h，得到基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料。
31、上述方法中，由于ptfe的稳定性能好，通过控制保温温度为90℃，且保温时间大于或等于1h，能够提升ptfe的软化效果，有利于提高聚四氟乙烯基活性材料的力学性能。
32、上述方法中，通过第一活性材料初品在室温条件下放置大于或等于24h的设置，可以提高聚四氟乙烯基活性材料的稳定性。
33、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
34、(1)释能效率是评判活性材料的重要指标，在高速冲击作用下传统al/ptfe活性材料容易发生变形并导致活性材料结构发生破坏，最终释能效率不足。因此，为了提高al/ptfe的释能效率，本发明通过在聚四氟乙烯基活性材料中引入含能热塑性弹性体(也可以称为含能粘结剂，例如为gap-etpe)，利用含能热塑性弹性体含能、钝感以及力学性能优异的优点，使活性材料最终释能效率得到增益效果。
35、(2)本发明采用温等静压制备技术，具有高效率益处，并且利用等静压机中液体能够均匀施加压力的特点对材料进行均匀高压作用，使制得的活性材料性能更加优异。
36、(3)本发明中的聚四氟乙烯基活性材料可运用至战斗部，以实现对目标高效毁伤及杀伤效果。
1.一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料，其特征在于：包括聚四氟乙烯、铝粉和包覆于所述铝粉的含能热塑性弹性体，其中，所述铝粉、所述含能热塑性弹性体和所述聚四氟乙烯的质量份数比为25～26:1.5～5:70～72.5。
2.根据权利要求1所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料，其特征在于：所述含能热塑性弹性体为聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体；所述铝粉的平均粒径为10μm。
3.一种基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：采用如下步骤实现：
4.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述活性材料粉体中，铝粉、聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体与聚四氟乙烯的质量份数比为26:1.5:72.5、26:3:71和25:5:70中的任一个。
5.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述铝粉的平均粒径为10μm；步骤s2中，所述聚四氟乙烯粉末的平均粒径为5μm。
6.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s1采用如下步骤实现：
7.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s2包括：将所述包覆铝粉与所述聚四氟乙烯粉末加入球磨机的球磨罐中，并在球磨罐中加入金属磨球，使所述金属磨球的质量，和所述包覆铝粉与所述聚四氟乙烯粉末的质量和之间的比值为5:1；而且，步骤s2中，球磨机的转速为40rpm，球磨混料时间大于或等于2h。
8.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中，将所述活性材料粉体模压预成型是利用液压机来实现的，成型压力为20mpa，保压时间为5min。
9.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚四氟乙烯基活性材料的制备方法，其特征在于：步骤s4采用如下步骤实现：
