金属铝粉由于原材料丰富、生产工艺简单、成本较低、用途广泛等特点,是近年来在诸多领域应用最为广泛的金属粉体之一,主要可以分为片状铝粉和球形铝粉。片状铝粉由于其独特的“随角异色”特性和优异的金属光泽在涂料领域得到广泛的应用。但由于片状铝粉的性质活泼,比表面积大,暴露在外的铝原子数量多、活性大等原因,导致其在空气中极易被腐蚀,因此片状铝粉在使用之前需要对其进行表面改性。目前已有大量文献报道了关于片状铝粉的改性研究,以提升片状铝粉的耐腐蚀性能,其中包覆改性以其包覆效果优异、操作工艺简单等优点而得到了科学家们的广泛研究,但是现阶段研究制备的包覆型片状铝粉在强酸强碱条件下的耐腐蚀性仍然有待提高,不能满足实际应用的性能要求。由于含氟聚合物具有十分优异的耐酸耐碱性能,如果能将含氟聚合物包覆到片状铝粉表面,将极大的提升片状铝粉的耐酸碱性能,但是迄今为止还没有将含氟聚合物应用于片状铝粉改性领域的报道。球形铝粉由于具有比表面积大、耗氧量低、燃烧焓高等性能,因此国内外出现了许多关于使用球形铝粉改进固体推进剂性能的研究。高活性球形铝粉燃烧完全、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,并显著提高推进剂的比冲,因此球形铝粉在固体推进剂领域有着广阔的应用前景。但是,由于球形铝粉表面氧化铝层的存在,使得球形铝粉在燃烧过程中,极易发生燃烧不充分的现象,如果能够使球型铝粉颗粒不受到表面氧化铝层的影响,燃烧时就可以被迅速点燃,产生更多的气体产物,并能够在燃烧时铝颗粒发生破裂,将在最大程度上减少球形铝粉的损失,使其燃烧更加完全。但是,现阶段还没有关于去除球形铝粉表面氧化铝膜以提升其燃烧性能的报道。本论文中,主要研究了改性金属铝粉的制备及应用,一方面选用具有优异耐酸碱性能的含氟丙烯酸酯作为单体,分别制备了含氟聚合物单层包覆型片状铝粉和含氟聚合物/二氧化硅双层包覆型片状铝粉,显著提升了片状铝粉的耐碱性能;另一方面,以氢氟酸为氟化剂,在保证球形铝粉活性铝含量不出现明显下降的条件下,成功地氟化去除掉了球形铝粉表面的氧化铝膜。论文主要研究内容包含以下几个部分:(一)采用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)作为含氟单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂,采用原位聚合法在片状铝粉表面包覆了一层均匀致密的含氟聚合物膜,成功制备了含氟聚合物包覆型片状铝粉,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)证明了含氟聚合物膜的稳定存在,该层含氟聚合物膜的存在能够有效地阻挡外界腐蚀因子对片状铝粉的侵蚀,并通过热失重测试(TGA)和析氢实验证明了含氟聚合物包覆型片状铝粉优异的热稳定性及耐化学性;将制备的含氟聚合物包覆型片状铝粉与丙烯酸树脂混合制成涂料喷涂在马口铁板上,表现了出色的耐碱性能,证明了该工艺具有优异的应用性。(二)为了进一步提升片状铝粉的耐酸碱性能,本部分将溶胶-凝胶法与原位聚合法相结合。首先通过溶胶-凝胶法,以硅酸四乙酯(TEOS)作为前驱物,乙二胺为催化剂,在片状铝粉包覆一层二氧化硅层;然后,以甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)作为含氟单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为交联剂,通过分子间作用力在二氧化硅单层包覆片状铝粉的表面进行原位聚合再包覆一层含氟聚合物膜,从而得到含氟聚合物/二氧化硅双层包覆型片状铝粉。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)证明了片状铝粉表面双层包覆膜的成功制备;通过析氢实验和喷涂实验测试了双层包覆型片状铝粉的耐碱性和实际应用性。结果表明,经含氟聚合物/二氧化硅双层包覆改性后,片状铝粉的耐碱性能得到了极大的提升,将含氟聚合物/二氧化硅双层包覆型片状铝粉置于5%的强碱性NaOH溶液中超过24 h没有任何气体放出,这是迄今为止片状铝粉包覆改性领域从未达到过的优异耐碱性。(三)为了提升球形铝粉的燃烧性能,进一步提高固体推进剂的比冲,本部分采用氢氟酸(HF)作为氟化剂,通过溶剂热法在聚四氟乙烯内衬的反应釜中将球形铝粉表面的氧化铝层氟化去除,从而进一步提升球形铝粉的燃烧性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和氧化还原滴定法分别探究反应温度、反应时间及氢氟酸的添加量等制备条件对球形铝粉的表面形貌和活性铝含量的影响。结果表明,在相同的实验条件下,球形铝粉的活性铝含量会随着反应时间的延长、反应温度的升高及氢氟酸添加量的增加而逐渐降低,其中活性铝含量受氢氟酸添加量的影响尤为明显,而反应时间对活性铝含量的影响则较小。并通过实验证实了能够调控反应时间、反应温度和氢氟酸的添加量等反应条件达到按需调控球形铝粉的形貌和活性铝含量的目的,以得到在不同领域应用的氟化球形铝粉。