[發明專利]Al、Fe2

在審

• 申請號: 202010311864.0
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111393241A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 李國平;岑卓芪;羅運軍;夏敏
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C06B33/02
• 分類號: C06B33/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發明提供一種Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料及其制備方法，將Al、Fe₂O₃和PTFE三種原料按配比混合，加入正己烷，磁力攪拌初步機械分散；分散液加入到瑪瑙球磨罐中，再加入瑪瑙球，球磨罐充入高純氬氣后開始球磨；球磨結束后進行超聲分散；通風櫥中靜置使Al粉在正己烷中緩慢鈍化；鈍化后去除上層清液，將沉淀物干燥得到Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料。本發明采用機械球磨法，使多組分的原料在顆粒細化的同時得到了均勻化，具有適用性強、制備過程易控制、成本低可大批量生產等優點。本發明獲得表面粗糙、內部結構精細的Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料。

技術領域

本發明涉及一種Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料及其制備方法，屬于含能材料技術領域。

背景技術

由Al粉和另一種氧化性較強的金屬或非金屬氧化物組成的鋁熱劑是一種廣泛應用的復合含能材料，在受到熱的作用或者強的機械力的作用時，能夠引發劇烈的氧化還原反應，從而釋放出大量的熱能。將燃料-氧化劑復合材料納米化能夠產生特殊的小尺寸效應和表面效應，巨大的比表面積和表面能大大縮短燃料和氧化劑之間的傳質距離，從而加速了氧化還原反應，具有更高的反應活性和能量效率。因此納米鋁熱劑通常具有能量密度高、放熱量大、能量釋放速率快、點火延遲短、感度低等優點使其在含能材料領域有著巨大的應用潛力，常常用于燃燒劑、點火藥、高能炸藥、固體火箭推進劑的能量添加劑等。

但是目前對于含鋁的納米復合含能材料在應用過程中存在一些問題：一是組分顆粒尺寸不均一，粘度大易團聚，在混合過程中容易出現各組分分布不均勻，裝填困難。這不僅使混合物的反應活性降低，還限制了該含能材料在各種含能體系中的添加量，從而降低了材料的燃燒效果。二是Al粉的點火溫度較高，在燃燒過程中容易熔化和結塊，引起不完全燃燒。這使鋁粉能量釋放不充分，易在使用過程中堵塞噴管喉部產生嚴重后果。三是Al粉易氧化，在表層形成較厚的氧化層。這將會嚴重阻礙活性Al粉與氧化劑的接觸、傳輸與擴散，導致反應效率低，點火可靠度低，點火延遲時間長。這些缺點和難點的出現限制了其在含能材料領域的進一步發展和應用，因此提高鋁粉的反應活性以及選擇合適的復合方式來增加Al燃料和氧化劑之間的接觸面積、減小兩者之間的質量傳輸距離是開發鋁納米復合含能材料的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料及其制備方法，采用機械化學制備含PTFE的納米復合含能材料。該方法可滿足工業化生產要求的高效、廉價、簡便，制備出高能量密度、高放熱量、高能量釋放速率、低感度的含能材料，為納米復合含能材料的應用奠定了基礎。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料，由以下組分原材料制成：Al、Fe₂O₃和PTFE，其中Al和Fe₂O₃的質量遵循如下關系：Φ＝(mAl/mFe₂O₃)_實際值/(mAl/mFe₂O₃)_{化學計量值}，其取值范圍為1.0～2.5，PTFE的質量占原材料總質量的11％～42％。

所述Al粒子粒徑為5.7～7μm，Fe₂O₃粒子粒徑為40nm，PTFE粒子粒徑為5μm。

Al、Fe₂O₃、PTFE納米復合含能材料的制備方法，具體步驟如下：