[發明專利]一種氟橡膠包覆納米鋁粉復合粒子的制備方法

有效

• 申請號: 201310472355.6
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103506621A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 葉明泉;劉松松;任成露;韓愛軍;陳昕;李建
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B82Y40/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種氟橡膠包覆納米鋁粉復合粒子的制備方法，用于納米鋁粉的活性保護，該復合粒子可作為煙火藥劑或推進劑中的高能金屬燃料，屬于納米材料制備及應用技術領域。

背景技術

納米鋁粉作為一種新型納米材料，具有密度低，燃燒熱高，原料來源豐富等優點，主要應用于煙火藥、固體推進劑、火炸藥等領域，納米鋁粉是一種高能金屬燃料，可以顯著改善這些含能材料的燃燒性能。鋁粉的粒度、形狀和粘合劑的含量對煙火藥劑、推進劑的燃速、爆熱、感度等影響極大。

納米鋁粉由于具有特殊表面效應，使其處于高度活化狀態，易與環境中的氣體、液體分子發生交互作用，使得納米鋁粒子極易被氧化，甚至在空氣中自燃，從而造成納米鋁粉穩定性下降并喪失活性，給存儲和使用帶來很大的困難。此外，納米鋁粉團聚比較嚴重，在應用中還存在分散困難的問題。

表面包覆是目前解決納米鋁粉氧化和團聚的主要方法，包括無機材料包覆和有機材料包覆等。普通的過渡金屬包覆、碳包覆、有機酸包覆等，采用的包覆材料均非煙火藥或推進劑配方成分，有些為低能量或惰性材料，不僅影響其與煙火藥劑及推進劑其它組分的相容性，也影響了煙火藥、推進劑的能量特性。采用煙火藥劑或推進劑組分來包覆納米鋁粉，不僅可以有效保護納米鋁粉活性、提高分散性及與其它組分的相容性，而且可以改善推進劑或煙火藥劑的能量特性。

文獻Kwon?Y.S,?et?al.Appl.?Surf.?Sci.?2007,?273(12):?5558-5564.采用硝化棉包覆納米鋁粉，由于表面包覆層不夠致密，在相對濕度為70?%的室溫下放置12個月，活性鋁含量由68%減為58?%；趙風起等專利CN201210025265.8也報道一種硝化棉包覆納米鋁復合粉體的制備方法；Guo?L?Q,?et?al.?Appl.?Surf.?Sci.?2008,?254：2413-2416.以及Huang?K.J,?et?al.?Mater?Sci?Forum.?2011,694：189-194.都采用推進劑粘合劑HTPB包覆納米鋁粉，制備了Al/HTPB納米復合粒子，馬振葉等專利CN201210224561.0也報道一種納米Al/HTPB核殼結構含能復合粒子的合成方法。

氟橡膠是煙火藥常用粘合劑，具有負氧值高、易溶于有機溶劑、有良好的熱穩定性和抗老化性，塑性好、與活潑組分相容性好等特點，燃燒時不影響煙火藥劑的效應及性能。以氟橡膠為粘結劑的含能材料，還具有良好的力學強度、較低的機械感度、良好的安定性。采用氟橡膠包覆納米鋁粉，保護納米鋁粉活性，改善煙火藥劑或推進劑燃燒性能的研究尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氟橡膠包覆納米鋁粉復合粒子的制備方法，保護納米鋁粉的活性，該方法能解決現有納米鋁粉包覆改性方法中引入非配方成分導致的能量降低及相容性問題。選用煙火藥的配方成分對納米鋁粉進行包覆，致密的氟橡膠包覆層能有效保護納米鋁粉的活性，提高其在煙火藥中的分散性和與其它組分的相容性，為納米鋁粉在煙火藥、推進劑等含能材料中的應用提供技術支持。

本發明的原理：本發明采用氟橡膠包覆納米鋁粉，不僅能阻止納米鋁粉的氧化，改善分散性，而且氟橡膠本身也可以作為燃料進行燃燒供能，從而能夠有效提高納米鋁粉的燃燒性能。由于納米鋁粉是極性表面，表面能很大，與非極性的氟橡膠的相容性差，為了提高包覆效果，本發明采用硅烷偶聯劑改性納米鋁粉，降低鋁粉表面能，提高與氟橡膠的界面結合力。改性納米鋁粉分散于氟橡膠溶液中，再通過非溶劑沉淀法制備氟橡膠包覆改性納米鋁粉核殼結構復合粒子。

本發明的技術方案如下：

一種氟橡膠包覆納米鋁粉復合粒子的制備方法，首先利用硅烷偶聯劑對納米鋁粉進行表面改性，然后采用溶劑-非溶劑法用氟橡膠對改性過的納米鋁粉進行表面包覆，制備納米鋁粉/氟橡膠復合粒子，包括以下步驟：

（1）采用硅烷偶聯劑改性納米鋁粉；

（2）將占改性納米鋁粉質量5～20%的氟橡膠，溶于氟橡膠100-300倍質量的有機溶劑中配制成溶液，在氮氣保護條件下，將步驟（1）中改性納米鋁粉超聲下分散于上述氟橡膠的溶液中，在600-1000rpm攪拌條件下，將上述改性納米鋁粉與氟橡膠的混合溶液緩慢滴加到具有20～30℃溫差的非溶劑環己烷中混合均勻，抽濾、65℃真空干燥10-12h，即得納米鋁粉/氟橡膠核-殼結構的復合粒子。