[發明專利]球磨法制備油溶性納米鋁的方法

有效

• 申請號: 201810644080.2
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108907175B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 鄒吉軍;張香文;潘倫;鄒德榮;劉松華
• 申請（專利權）人: 天津大學;北京動力機械研究所;湖北三江航天江河化工科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B82Y40/00;C10L1/10;C10L1/185;C10L1/188;C10L1/20;C10L1/24
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種球磨法制備油溶性納米鋁的方法，包括以下步驟：1）在惰性環境下將納米鋁加入到表面改性劑中進行混合；2）倒出過量的表面改性劑，將與表面改性劑混合后的納米鋁放入球磨機中，在惰性氣氛中進行球磨；3）球磨完成后的納米鋁采用乙醇進行洗滌，然后進行真空干燥得到油溶性納米鋁。本發明通過對納米鋁進行油溶性改性后，使表面改性劑長期穩定在顆粒表面，不易脫落，用于制備高密度懸浮燃料，顯著提高了油溶性納米鋁顆粒在燃料中的分散穩定性；該方法工藝簡單，可大批量制備。

技術領域

本發明涉及高能燃料技術領域，尤其是一種球磨法制備油溶性納米鋁的方法及其應用。

背景技術

隨著科學技術的發展，新型飛行器對燃料的燃料性能（尤其是能量和密度）提出了更高要求。采用化學合成新燃料分子結構的方法已很難進一步提升燃料密度和體積熱值，而納米鋁顆粒作為一種高能顆粒，將其添加到液體燃料中成為當前一種新的制備密度更高液體燃料的有效途徑。但是，向液體燃料中添加高能顆粒仍然面臨巨大挑戰：必須使密度很大的固體顆粒分散在液體燃料中，保證一定時間內不聚集不沉降，形成穩定的懸浮液。解決這個問題的關鍵是對固體顆粒表面進行改性，使其與碳氫燃料兼容。目前，對納米鋁顆粒的表面改性方法多為物理吸附法，即采用一些表面活性劑吸附在納米鋁顆粒表面。這類吸附力較弱，在受到周圍環境的變化影響時，如溫度升高，長期靜置，納米鋁表面的保護劑會發生脫落，使得顆粒在燃料中沉降。另一種方法是在納米鋁化學合成的過程中引入保護劑。例如，期刊論文Appl Catal A: General, 2014, 469: 213-220.采用三苯基膦作為保護試劑合成了納米鋁顆粒。但這類化學合成法制備的納米鋁顆粒產量很小，無法滿足工程上大量燃料應用的需求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種球磨法制備油溶性納米鋁的方法，通過對納米鋁進行油溶性改性后，使其能夠分散在燃料中達到長期穩定。

本發明所采取的技術方案是，一種球磨法制備油溶性納米鋁的方法，包括以下步驟：

1）在保護氣氣氛環境下將納米鋁加入到表面改性劑中進行混合；

2）倒出步驟1）中過量的試劑，將剩余的物料置于球磨機中，在保護氣氣氛中進行球磨；

3）球磨完成后的納米鋁采用乙醇進行洗滌，進行真空干燥得到油溶性納米鋁。

進一步地，所述表面改性劑為十二硫醇、十二腈、十六酸、油酸、十二胺、十六胺、油胺、三苯基磷、三辛基氧膦、司班-80、吐溫、環氧已烷、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯脂肪胺、全氟聚醚、全氟辛酸、咪唑啉、二甲硅烷中的一種或幾種。

進一步地，所述納米鋁表面未經鈍化處理，粒徑在50-100nm，步驟1）中表面改性劑與納米鋁質量比≤5。

進一步地，所述步驟1）的保護氣氣氛環境采用的氣體為氬氣或者氮氣，且氧含量≤0.1ppm，水含量≤0.1 ppm。

進一步地，所述步驟1）中混合時采用機械攪拌，攪拌速度為800轉/分鐘，攪拌時間在30分鐘以上。

進一步地，所述步驟2）中球磨轉速在100～1000轉/分鐘，球磨時間2～100小時，球磨時的硬球材質為不銹鋼、瑪瑙或硬質合金球，硬球直徑為0.1～2厘米，球磨溫度為50～100℃；球磨保護氣氣氛為氬氣、氮氣或者真空。

進一步地，所述步驟3）中真空干燥時間在12小時以上。

本發明還涉及所述的方法制備得到的油溶性納米鋁。

本發明還涉及所述的方法制備得到的油溶性納米鋁。

本發明還涉及油溶性納米鋁在制備高密度燃料中的應用。

進一步地，將油溶性納米鋁加入到液體燃料中進行充分分散，即可得到含油溶性納米鋁顆粒的高密度燃料。