[發(fā)明專利]一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子及其制備方法

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• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115716129A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李靜波;孫福鼎;陳錕;金海波;王成志
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B22F1/102
• 分類號: B22F1/102;C06D5/00;C06B45/32;B22F1/05
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 陳月霞

本發(fā)明公開了一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子及其制備方法，涉及含能材料、化工材料技術(shù)領(lǐng)域。首先將鋁粉進(jìn)行清洗預(yù)處理后，加入充分溶解/溶脹的含氟聚合物溶液中，通過對改性包覆過程中參數(shù)的控制，成功制備出一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子，克服了高分子量化合物在改性過程中導(dǎo)致包覆產(chǎn)物產(chǎn)生聚集的技術(shù)問題，采用本發(fā)明方法制備出的核殼結(jié)構(gòu)粒子能顯著增強(qiáng)鋁粉的能量釋放，提升鋁基固體推進(jìn)劑的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含能材料、化工材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁粉因其在燃燒放熱量、密度、耗氧量等方面有著優(yōu)異的綜合性能，被用作復(fù)合固體推進(jìn)劑的主要組成部分之一，以提高推進(jìn)劑的密度和能量。然而，在應(yīng)用過程中，由于鋁粉極易被氧化，導(dǎo)致其表面生成一層致密的高熔點(diǎn)非晶氧化鋁薄膜，阻礙鋁芯發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而降低推進(jìn)劑的能量傳遞、提高點(diǎn)火溫度門檻以及造成燃燒不穩(wěn)定等缺陷。因此，對鋁粉進(jìn)行表面修飾改性、破壞表面致密氧化層是提高鋁基推進(jìn)劑能量密度的研究重點(diǎn)。

由于F原子和Al原子的高電子親和度，且氟化物熱分解釋放出的強(qiáng)氧化性含氟氣體對鋁粉中的Al₂O₃氧化層有腐蝕作用。這種腐蝕反應(yīng)可以打開鋁芯與外界氧的反應(yīng)通道，從而改善鋁粉的著火和燃燒性能。因此，選擇一種含氟材料作為鋁粉的表面改性劑是一種提升鋁基固體推進(jìn)劑燃燒效率的潛在有效方法。全世界大量科研人員對此進(jìn)行了探索，目前已公布的作為有效改性鋁粉的含氟材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟十四烷酸(PFTD)、全氟癸二酸(PFS)、全氟戊酸(PFPA)、全氟聚醚(PFPE)、氟石墨烯(GF)、聚氟多巴胺(PF)、全氟辛酸銨(APFO)、氟橡膠(F2311)等。

而上述含氟材料中的氟橡膠為高分子化合物，在微觀上具有長鏈狀結(jié)構(gòu)，在對鋁粉進(jìn)行表面改性的過程中可以借助F、Al之間的高分子親和力使長鏈狀氟橡膠貼附于鋁粒子表面，當(dāng)濃度足夠高時，可以產(chǎn)生膜狀包覆效果，然而，氟橡膠為高分子量化合物，不可避免的在改性過程中使包覆產(chǎn)物產(chǎn)生聚集效應(yīng)，進(jìn)而影響推進(jìn)劑能量釋放，如何避免高分子量化合物改性產(chǎn)物發(fā)生聚集，實現(xiàn)良好的包覆效果是目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中改性后氟橡膠包覆鋁粉存在的產(chǎn)物聚集、能量釋放效率低下問題，提供一種包覆效果良好的含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，對微納米鋁粉進(jìn)行清洗、干燥；

步驟2，將含氟聚合物加入到有機(jī)溶劑中，磁力攪拌，使含氟聚合物溶解或完全溶脹；

步驟3，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將步驟1處理后的微納米鋁粉加入到步驟2的溶液體系中，磁力攪拌后超聲處理；

步驟4，將步驟3得到的混合溶液體系進(jìn)行磁力攪拌，之后揮發(fā)溶劑使所述混合溶液體系體積為原體積的20％-30％；

步驟5，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將步驟4所得溶液體系中的剩余溶液進(jìn)行抽濾，濾去溶劑；

步驟6，將步驟5所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥，除去溶劑，即得所述含氟聚合物改性微納米鋁粉的核殼結(jié)構(gòu)粒子。

進(jìn)一步地，所述含氟聚合物為氟橡膠。

進(jìn)一步地，所述氟橡膠為氟橡膠F2311或F2641。

進(jìn)一步地，所述含氟聚合物與所述微納米鋁粉的質(zhì)量比為1％-9％。

進(jìn)一步地，步驟2中所述磁力攪拌時間為3h。