[發(fā)明專利]一種納米鋁漿料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110192607.0
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102258953A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉艷;翟金玲;桂瑩芳;張波;張蕾;谷星雪;方進軒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京納辰科技發(fā)展有限責任公司
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12;B22F9/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米材料及其制備方法，尤其涉及一種納米鋁漿料及其制備方法。

背景技術(shù)

納米材料由于其獨特的微結(jié)構(gòu)和特殊性能，近年來發(fā)展迅速，已逐步由科學研究走向?qū)嵱秒A段，廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、化工、電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域。納米鋁粉就是一種用途廣泛的納米材料，由于納米鋁粉比表面積大，反應(yīng)活性遠遠高于微米鋁粉，添加到炸藥或燃料中，大幅度提高燃料燃燒速度、改善燃燒的穩(wěn)定性，因此納米鋁粉廣泛應(yīng)用于高能炸藥中，還可用于固體或液體火箭推進劑、小型武器平臺和含能材料等領(lǐng)域；它是一種活化燒結(jié)添加劑，在AlN粉體中混入5-10％納米鋁粉體，可降低燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)體密度和導(dǎo)熱率，如果納米鋁作集成元件的基板，導(dǎo)熱率將提高10倍左右，可解決集成元件的集成度問題；它還可用于金屬和廢金屬的表面導(dǎo)電涂層處理，在無氧條件下、低于粉體熔點的溫度實施微電子器件涂層，此技術(shù)可以應(yīng)用于微電子器件的生產(chǎn)；此外，它還廣泛應(yīng)用于高檔金屬顏料、復(fù)合材料(熱噴涂復(fù)合金屬粉末、陶瓷復(fù)合鋼管)、軍工(填充劑)、化工(各種化工催化劑、農(nóng)藥)、冶金(鋁熱法冶金、煉鋼脫氧劑)、造船(導(dǎo)電涂料)、耐火材料(煉鋼爐鎂碳碳磚)、新型建材(加氣混凝土發(fā)氣劑)、防腐材料等等。

但納米鋁粉由于粒徑小，表面原子所占的比例高，所以具有極高的比表面積、表面活性和奇異的物理化學特性，這是其獲得廣泛應(yīng)用的前提。但也正是這些特性使納米材料不穩(wěn)定，具有很高的表面能，易于相互作用，導(dǎo)致團聚，從而減小材料的比表面積和體系Gibbs自由能，也降低了納米材料的活性，使納米材料應(yīng)有的特性難以充分發(fā)揮。要從根本上解決團聚現(xiàn)象，最有效的方法就是將納米鋁在介質(zhì)中進行分散。

中國專利ZL03133528.4報道了納米金屬粉體分散液及其制備方法，該組合物由納米金屬粉體、分散劑、穩(wěn)定劑、余量的分散介質(zhì)組成。該方法同時加入分散劑和穩(wěn)定劑，給反應(yīng)體系引入了太多的雜質(zhì)，而且金屬粉體還要經(jīng)過碳包膜處理，工序比較麻煩且影響金屬的表面性質(zhì)及納米效應(yīng)的發(fā)揮。

中國專利CN1513591A報道了一種納米金屬粉體分散液及其制備方法，該分散液由納米金屬粉體、分散劑、穩(wěn)定劑、余量的分散介質(zhì)組成。中國專利CN101015774A也報道了一種納米金屬分散液及其制備方法，該分散液的原料包括：金屬物質(zhì)，含氮、氧、硫和/或硼原子/官能團的物質(zhì)或化合物、一種或多種添加劑、溶劑等物質(zhì)。這兩種方法同樣是組分多，引入體系的雜質(zhì)多，影響納米材料的性質(zhì)和實用性。

劉香翠等人介紹了納米鋁粉在煤油中的均分散技術(shù)[推進技術(shù)，第26卷第2期184頁]，他們在煤油中加入適量的有機金屬化合物凝膠劑，該凝膠劑價格昂貴，不適合做推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米鋁漿料及其制備方法，該方法是向分散介質(zhì)中添加合適種類和重量的分散劑，然后加入一定比例的納米鋁，采用行星式球磨機高速球磨分散，使粒子分割造成的新表面或空間及時被分散劑覆蓋或占領(lǐng)，最終得到穩(wěn)定的漿料。本發(fā)明在納米鋁表面制造一個能壘或空間位阻，以克服粒子間的作用。空間位阻穩(wěn)定作用并不是分散劑簡單地填充了顆粒周圍的空間或者在顆粒相互接近時起到立體屏障的作用。實際上，分散劑吸附層是非常稀薄的，分散劑和介質(zhì)之間存在著較強的相互作用。因此與其說它是緊密地排布在顆粒周圍，不如說它更像一層模糊、彈性的覆蓋層圍繞著顆粒。覆蓋層被壓縮將引起分散劑的聚集，限制顆粒和周圍介質(zhì)的相互作用，導(dǎo)致自由能的增加產(chǎn)生排斥力。

因為鋁是非常活潑的金屬，加上納米材料的高表面活性，納米鋁放入水中會與水發(fā)生劇烈的反應(yīng)，因此需將納米鋁進行鈍化處理(即表面被氧化)才能放入水中，但是長期放置還是會緩慢反應(yīng)。所以，為了安全起見，一般情況下不將納米鋁或鈍化的納米鋁放入水中而是放在有機溶劑中。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種納米鋁漿料，按重量份該納米鋁由以下組分組成：

納米鋁粉1-20，分散劑0.05-3，溶劑80-100；

較佳值為：納米鋁粉4.5-10，分散劑0.15-1.2，溶劑85-100；

其中所述的分散劑為選自聚羧酸類、聚羧酸鹽類、聚乙二醇類、聚硅烷類、聚丙烯酸類、硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑。

其中溶劑選自醇類、酮類、酯類、芳香烴、脂環(huán)烴或水。