[發明專利]一種Al/GO/AP復合含能微單元材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310003548.0
• 申請日: 2023-01-03
• 公開（公告）號: CN116120136A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 宋雪峰;吳祝駿;劉慶東;仉玉成
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天化工應用研究所
• 主分類號: C06B33/06
• 分類號: C06B33/06;C06B21/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種Al/GO/AP復合含能微單元材料，涉及復合含能材料技術領域，Al/GO/AP復合含能微單元材料為Al粉為核心的雙殼層核殼型復合粉末，GO包覆在所述Al粉的表面形成Al/GO功能化粉體，AP包覆在所述Al/GO功能化粉體表面形成Al/GO/AP復合粉末；所述Al粉的質量分數為10％～50％，所述GO的質量分數為0％～10％，所述AP的質量分數為50％～90％。本發明還公開了該種Al/GO/AP復合含能微單元材料的制備方法，依次包括制備GO懸浮液、制備Al/GO功能化粉體、制備AP熱飽和溶液、制備含有Al/GO/AP的懸濁液和Al/GO/AP復合含能微單元粉體材料的步驟。本發明通過組分復合的含能微結構設計，同時提高了Al/GO/AP復合含能材料的安全性和反應活性，制備方法簡單，產品粒徑可控、工藝流程綠色經濟可循環，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及復合含能材料領域，尤其涉及一種Al/GO/AP復合含能微單元材料及其制備方法。

背景技術

固體推進劑能量水平的大幅度提升是導彈武器固體動力系統更新換代的一個重要標志。現階段推進劑漿料通常采用機械攪拌的混料方式混合，金屬燃料粒子填充在氧化劑顆粒間隙中，在微觀、介觀尺度上均勻性相對欠缺，這導致鋁粉燃燒過程中容易發生“熔聯”、“團聚”，部分粒徑較大的鋁凝團不能在發動機中完全燃燒，導致發動機的實測比沖與理論比沖存在較大的差距。另一方面，新一代高能固體推進劑配方中高能量密度材料的引入帶來了工藝性能、安全性能的改變，給新型高能固體推進劑的型號應用帶來了新的挑戰，其中對推進劑配方感度指標的控制成為固體推進劑配方設計和改良過程中需要考量的重點方面。

通過組分復合的含能微結構設計理念，在使用氧化劑AP(Ammonium?perchlorate，高氯酸銨)包覆提高Al粉燃燒效率實現固體推進劑能量性能大幅度提升的同時，引入降感材料氧化石墨烯作為一體化微單元結構的雙功能中間層，可以在優化復合燃料推進劑感度指標的同時通過催化作用提高復合粉體推進劑的燃燒性能，能夠同時滿足新型固體推進劑高燃燒效率和高安全性能的重要需求。

目前通過組分復合構建含能微單元，優化Al粉在固體推進劑中的分布方式，提高Al粉自身的燃燒效率及復合粉體使用安全性的相關研究較少，尚未見到關于AP/GO/Al復合含能材料的報道。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種Al/GO/AP復合含能微單元材料，通過組分復合的含能微結構設計理念，引入降感材料GO(Graphene?oxide,氧化石墨烯)作為一體化微單元結構的中間層，提高Al粉推進劑的燃燒性能，同時解決固體推進劑高效燃燒和高安全性的技術問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何同時提高推進劑的燃燒效率和安全性。

為實現上述目的，本發明提供了一種Al/GO/AP復合含能微單元材料，所述Al/GO/AP復合含能微單元材料為Al粉為核心的雙殼層核殼型復合粉末，GO包覆在所述Al粉的表面形成Al/GO功能化粉體，AP包覆在所述Al/GO功能化粉體表面形成Al/GO/AP復合粉末；所述Al粉的質量分數為10％～50％，所述GO的質量分數為0％～10％，所述AP的質量分數為50％～90％；所述Al粉粒徑不一，所述Al/GO/AP復合含能微單元材料的粒徑范圍為20～120μm。

優選地，所述Al、GO和AP的質量分數分別為19％、1％和80％。

優選地，所述Al、GO和AP的質量分數分別為25％、5％和70％。

優選地，所述Al、GO和AP的質量分數分別為30％、10％和60％。

本發明還提供了一種Al/GO/AP復合含能微單元材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、先將GO加入到溶劑中，超聲直至得到均勻的GO懸浮液；