[發(fā)明專利]一種納米Al/CuO?AP含能復(fù)合粒子的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610070127.X
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105689724B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬振葉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: B22F9/02
• 分類號: B22F9/02;B22F1/02;B82Y40/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 韓朝暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米含能材料的制備方法，具體涉及一種納米Al/CuO-AP含能復(fù)合粒子的制備方法。

背景技術(shù)

納米含能材料由于低起始反應(yīng)溫度、活化能，以及高燃燒速率，受到越來越多的關(guān)注。一般由金屬/金屬氧化物和或無機/有機含能材料組分的納米顆粒及基體組成。金屬粉因可以增加能量、提高爆熱和作功能力、改善點火性能等優(yōu)點，在含能材料中得到了廣泛的應(yīng)用。而Al粉由于其優(yōu)異的熱釋放和低溫氧化能力以及取材豐富、成本較低等優(yōu)點，在含能材料領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。且Al粉的粒徑越小，比表面積越大，比表面能就越高，在宏觀和微觀上會表現(xiàn)出新的、優(yōu)異的性能。以納米鋁粉為基礎(chǔ)的鋁熱劑如MoO₃/Al、Al/Fe₂O₃、Al/CuO等展現(xiàn)了較高的能量密度和能量釋放速度等優(yōu)點，但是其反應(yīng)速率受傳質(zhì)過程限制。為了提高含能材料的燃燒速率，增強燃燒過程中傳質(zhì)傳熱速率是一種有效的方法。Shen等(Shen,J.,Qiao,Z.,Wang,J.,Zhang,K.,Li,R.,Nie,F.,& Yang,G.Combustion and Flame,2014,161:2975-2981.)將CL-20加入Al-CuO含能材料中，結(jié)果顯示，將CL-20加入鋁熱劑后，有助于促進燃燒，復(fù)合粒子燃燒火焰面積更大、燃燒速率更快，表明加入CL-20之后對于鋁熱劑燃燒過程是十分有利的。

高氯酸銨(AP)由于其含氧量高、不含重金屬離子、有較高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，且價格便宜、生產(chǎn)工藝簡單、燃燒后能夠全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氣體產(chǎn)物，一直被得到廣泛的關(guān)注。

研究表明，Al粉(馬振葉，李鳳生，陳愛四，宋洪昌.推進技術(shù)，2004,25:373-376.)和CuO(Hong Qin,Mingxia Zha,Zhenye Ma,Fengqi Zhao,Siyu Xu,Huixiang Xu.Propellants Explosives Pyrotechnics,2014,39:694-700.)對于AP的熱分解都有一定的催化作用，而且二者是鋁熱劑的常用組分。現(xiàn)有文獻中尚未見高純納米Al/CuO-AP復(fù)合粒子的報道，且已報道復(fù)合粒子的制備工藝復(fù)雜，難以大量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種納米Al/CuO-AP含能復(fù)合粒子的制備方法，所述方法采用溶劑蒸發(fā)法在鋁熱劑Al/CuO表面包覆一層AP，將AP加入Al/CuO體系，提高或增強AP與Al粉、CuO的接觸面積，有助于AP的分解，降低AP分解溫度，同時增強Al粉與CuO反應(yīng)的傳質(zhì)與傳熱過程，有效地解決了鋁熱劑組分間反應(yīng)速率慢的難題，增強含能粒子的傳質(zhì)傳熱速率；所述的制備方法操作方便，簡單安全，成本低。

概括地說，本發(fā)明的納米Al/CuO-AP含能復(fù)合粒子的制備方法包括以下四個步驟：納米CuO粒子的制備；Al/CuO含能材料的制備；含納米Al/CuO的AP溶液的制備；納米Al/CuO-AP復(fù)合粒子的制備。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種納米Al/CuO-AP含能復(fù)合粒子的制備方法，包括以下步驟：

(1)納米CuO粒子的制備：

將Cu(NO₃)₂或其水合物加入DMAC(二甲基乙酰胺)與H₂O的混合溶劑中升溫；將NaOH加入與前述相同的DMAC與H₂O混合溶劑中升溫至相同溫度，然后將NaOH溶液加入到Cu(NO₃)₂溶液中反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到納米CuO粒子；

(2)納米Al/CuO的制備；

將步驟(1)制備的納米CuO加入到含PVP(聚乙烯吡咯烷酮)的異丙醇溶液中超聲反應(yīng)，經(jīng)離心、洗滌、干燥后得到PVP修飾的納米CuO，將前述PVP修飾的納米CuO與納米Al粉加入異丙醇中超聲反應(yīng)，離心、洗滌，干燥，得到納米Al/CuO；

(3)含納米Al/CuO的AP溶液的制備；

將步驟(2)制備的納米Al/CuO超聲分散到含AP的有機溶劑中，得到含納米Al/CuO的AP溶液；

(4)納米Al/CuO-AP復(fù)合粒子的制備:

將步驟(3)得到的含納米Al/CuO的AP溶液加入到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得到納米Al/CuO-AP含能復(fù)合粒子。