[發明專利]一種耐酸堿的微納鋁粉/多孔炭復合材料及其合成方法

有效

• 申請號: 201710694487.1
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107626915B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 陳祥迎;韓夏;陳穎;劉忠華;許冬;許森
• 申請（專利權）人: 安徽澳雅合金有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種耐酸堿的微納鋁粉/多孔炭復合材料及其合成方法，該方法主要特征是首先設計了一種復合溶劑體系溶解炭前驅體并分散鋁粉原料，該復合溶劑體系重量份是30～50，然后加入下述重量份組成原料：微納鋁粉30～40；炭源20～30。本發明還公開了該材料的制備方法，該材料有機物揮發含量少，利于環保，具有良好的耐酸堿性、耐磨性，使用壽命長，儲存穩定性好，操作簡單，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及復合材料、含能鋁粉領域，具體涉及一種耐酸堿的微納鋁粉/多孔炭復合材料及其合成方法。

背景技術

普通鋁粉產品廣泛用于化工催化劑、農藥、防腐材料、金屬閃光涂料、導電涂料、加氣混凝土發氣劑、煉鋼脫氧劑、耐火材料、鋁熱法合金、熱噴涂復合粉末等。而納米尺度鋁材料具有特殊的光學特性、電學特性和化學反應性，在新型火箭推進劑、火炸藥和太陽能電池等高科技領域得以應用。

納米鋁粉具有特殊的表面和界面效應，其表面原子較多，表面原子會隨著納米鋁粉粒徑的減小而增多；并且納米鋁粉的比表面積和比表面能都非常大。上述兩個因素都導致納米鋁粉反應活性很高，對所處的環境十分敏感，尤其是當暴露在空氣中時其表面原子極易被氧化形成致密而堅硬的Al2O3，形成的氧化物殼層包覆于納米鋁粉的表面，這將嚴重影響納米鋁粉的活性，并且生成的氧化物對于燃燒反應沒有貢獻，反而會降低納米鋁粉的燃燒效應。所以，如何保持納米鋁粉的活性，防止氧化物的生成，能夠很好地控制納米鋁粉活性的釋放，成為該領域中的研究熱點。

對于納米鋁粉活性的保持大部分是從納米鋁粒子的表面進行原位處理，最重要的進行納米鋁粉表面包覆處理，其中研宄最廣泛的是氧化物包覆、聚合物包覆、金屬單質包覆、推進劑組分包覆以及炭包覆等。其中炭包覆即在納米鋁粒子的表面包覆一層炭殼以形成炭包覆鋁的核殼結構，納米鋁粉表面的炭殼最直接的作用是隔絕內核鋁與外界空氣的接觸以保持納米鋁粉的活性；此外，炭層在高熱條件下可以迅速燃燒，將內核鋁暴露在高熱環境中進行燃燒，炭層的燃燒提供額外的能量，間接地提高了納米鋁粉的燃燒焓。炭包覆對于納米鋁粉而言是一種理想的表面包覆，炭殼在低溫時性質穩定，可以有效保護納米鋁粉的活性；在高溫燃燒時，炭殼參與反應可以提供額外燃燒焓。

以正硅酸乙酯為前驅體，氨水為催化劑,采用溶膠-凝膠法在薄片鋁粉顏料表面包覆了一層薄而致密的納米SiO2層，是最常見的包覆方法，該方法制備的SiO2包覆鋁粉材料具有良好的耐酸性，但是耐堿性卻很差。SiO2包覆法抗腐蝕能力強，但SiO2很可能從溶液中沉淀出來形成納米顆粒，并與Al粉( 核層) 顆粒發生異質絮凝，形成不規則包覆

采用激光-感應復合加熱法在CH4氣和Ar氣的氣氛下制備了碳包覆Al納米粒子，原理是：用高頻感應將金屬加熱熔化并達到較高溫度，使金屬對激光的吸收率顯著提高，有利于充分發揮激光的作用；再引入激光使金屬迅速蒸發，并產生很大的溫度與壓力梯度，但這些方法還存在一定不足之處，這些方法得到的炭包覆納米鋁粉存在一些氧化鋁，炭化鋁雜質存在，核殼粒子尺寸難以控制，而且易受環境濕度、溫度的影響而失去活性，能耗高、易爆炸、工藝復雜，設備昂貴、生產規模小、產品形態難以控制等技術缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐酸堿的微納鋁粉/多孔炭復合材料及其合成方法；

本發明制備的微納鋁粉/多孔炭復合材料耐酸耐堿性能好，大大提高了鋁粉的熱值，且并不影響鋁粉的活性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

耐酸堿的微納鋁粉/多孔炭復合材料，包括復合溶劑體系30～50、微納鋁粉30～40、炭源20～30；所述的復合溶劑體系由下述重量份的原料組成：

主溶劑 20～30；

輔助溶劑 5～10；

潤濕分散劑 3～6；