[發明專利]一種二硝酰胺銨球形化顆粒形貌的維持方法

有效

• 申請號: 201310626852.7
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103668113A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 馮昊;龔婷;秦利軍;姬月萍
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明屬于含能材料領域，涉及含能材料顆粒的形貌維持方法，具體涉及一種二硝酰胺銨球形化顆粒形貌的維持方法。

背景技術

二硝酰胺銨（NH₄N(NO₂)₂，簡稱ADN）由蘇聯科學家于20世紀70年代首次合成。ADN具有高能量、高燃速，不含鹵素等特點，用其取代固體推進劑中的高氯酸銨（AP）或硝酸銨（AN）可以大幅度提高推進劑能量，降低特征信號，減少環境污染。因此，ADN被認為是新一代低特征信號推進劑的候選氧化劑之一。現有方法合成出的ADN呈針狀或片狀，這種形態的ADN機械感度高、易吸濕、易團聚，并且影響藥漿的流變性能，使得推進劑澆鑄過程難以進行。通常對ADN進行球形化處理后，其熱穩定性、機械感度和吸濕性均有所改善。但是當環境濕度在59%～70%時，ADN吸濕性急劇增加，球形化顆粒發生融合、溶化等不可逆變化。這為ADN運輸、儲存和推進劑制作過程帶來極大不便。因此，需要對球形化ADN進行進一步處理，使其在濕度較大的環境中依然能維持原有形貌。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷與不足，本發明的目的在于，提供一種二硝酰胺銨球形化顆粒形貌的維持方法，該方法能夠在二硝酰胺銨球形化顆粒表面形成完整的納米尺度包覆膜，從而在潮濕環境下保持其結構形貌。

為了實現上述技術任務，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種二硝酰胺銨球形化顆粒結構形貌的維持方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟一，將二硝酰胺銨球形化顆粒樣品置于氣相原子層沉積系統反應腔內，密封反應腔，向氣相原子層沉積系統內通入惰性載氣并抽真空，調節反應腔出口閥門使腔內壓力控制在133Pa～500Pa范圍內；并通過加熱使樣品溫度處于35℃～90℃范圍內；

步驟二，對二硝酰胺銨球形化顆粒樣品進行原子層沉積形成包覆膜，原子層沉積生長的一個周期包括以下四個環節：

（1）向反應腔內注入第一種反應前軀體使之與二硝酰胺銨發生飽和的表面化學反應并置換表面官能團；

（2）通入惰性載氣清洗未反應的第一種反應前軀體和副產物；

（3）向反應腔內注入第二種反應前軀體，與吸附在二硝酰胺銨表面的第一種反應前驅體發生表面反應，再次置換表面官能團；

（4）通入惰性載氣清洗未反應的第二種反應前軀體和副產物；

所述的第一種反應前驅體為三甲基鋁、三乙基鋁、二甲基鋅、二乙基鋅或四氯化硅；

所述的第二種反應前驅體為去離子水、雙氧水、乙二醇或丙三醇；

所述的惰性載氣為氮氣、氦氣或氬氣；

按照上述步驟（1）至步驟（4）的順序，反應前驅體脈沖順序以t1-t2-t3-t4表示，其中：t1為第一種反應前驅體的注入時間，t3為第二種反應前驅體的注入時間，t2和t4均為惰性載氣的清洗時間；原子層沉積生長的一個周期中t1-t2-t3-t4=8s-30s-8s-60s；

步驟三，重復執行相應周期數的步驟二，在二硝酰胺銨球形化顆粒上進行原子層沉積，使得包覆膜含量為包覆后的二硝酰胺銨球形化顆粒總重量的0.05%～0.5%范圍內，通過所述的包覆膜來維持二硝酰胺銨球形化顆粒的結構形貌。

本發明還具有如下技術特征：

所述的包覆膜為分批進行原子層沉積形成的層狀復合包覆膜。

本發明與現有技術相比的有益技術效果：

本發明采用原子層沉積表面納米修飾技術對ADN球形化顆粒進行了包覆。包覆膜完整覆蓋了ADN球形化顆粒的全部外表面，厚度被控制在納米尺度范圍內并且精確可調，其含量僅占體系總質量0.5%以下，對ADN的能量性能影響很小。通過該技術我們成功實現了潮濕環境中球形化ADN顆粒形貌的維持。吸濕后的球形化ADN顆粒通過簡單的烘干處理即可恢復使用狀態，其形貌和理化性質不發生根本性變化。該方法操作簡單，成本低廉，易于在工業上實現和推廣，對于解決ADN實際應用問題具有現實意義。

附圖說明

圖1是未經表面修飾、經過200周期ALD氧化鋁修飾和經過400周期ALD氧化鋁修飾后的ADN球形化顆粒的XPS的全掃描圖譜。

圖2是未經表面修飾、經過200周期ALD氧化鋁修飾和經過400周期ALD氧化鋁修飾后的ADN球形化顆粒的XPS的N元素精細掃描圖譜。

圖3是未經表面修飾、經過200周期ALD氧化鋁修飾和經過400周期ALD氧化鋁修飾后的ADN球形化顆粒的XPS的Al元素精細掃描圖譜。

圖4是未經包覆的ADN球形化顆粒在放大400倍下的SEM圖。