[发明专利]一种二硝酰胺铵球形化颗粒形貌的维持方法

说明书

技术领域

本发明属于含能材料领域，涉及含能材料颗粒的形貌维持方法，具体涉及一种二硝酰胺铵球形化颗粒形貌的维持方法。

背景技术

二硝酰胺铵（NH₄N(NO₂)₂，简称ADN）由苏联科学家于20世纪70年代首次合成。ADN具有高能量、高燃速，不含卤素等特点，用其取代固体推进剂中的高氯酸铵（AP）或硝酸铵（AN）可以大幅度提高推进剂能量，降低特征信号，减少环境污染。因此，ADN被认为是新一代低特征信号推进剂的候选氧化剂之一。现有方法合成出的ADN呈针状或片状，这种形态的ADN机械感度高、易吸湿、易团聚，并且影响药浆的流变性能，使得推进剂浇铸过程难以进行。通常对ADN进行球形化处理后，其热稳定性、机械感度和吸湿性均有所改善。但是当环境湿度在59%～70%时，ADN吸湿性急剧增加，球形化颗粒发生融合、溶化等不可逆变化。这为ADN运输、储存和推进剂制作过程带来极大不便。因此，需要对球形化ADN进行进一步处理，使其在湿度较大的环境中依然能维持原有形貌。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的在于，提供一种二硝酰胺铵球形化颗粒形貌的维持方法，该方法能够在二硝酰胺铵球形化颗粒表面形成完整的纳米尺度包覆膜，从而在潮湿环境下保持其结构形貌。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种二硝酰胺铵球形化颗粒结构形貌的维持方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一，将二硝酰胺铵球形化颗粒样品置于气相原子层沉积系统反应腔内，密封反应腔，向气相原子层沉积系统内通入惰性载气并抽真空，调节反应腔出口阀门使腔内压力控制在133Pa～500Pa范围内；并通过加热使样品温度处于35℃～90℃范围内；

步骤二，对二硝酰胺铵球形化颗粒样品进行原子层沉积形成包覆膜，原子层沉积生长的一个周期包括以下四个环节：

（1）向反应腔内注入第一种反应前躯体使之与二硝酰胺铵发生饱和的表面化学反应并置换表面官能团；

（2）通入惰性载气清洗未反应的第一种反应前躯体和副产物；

（3）向反应腔内注入第二种反应前躯体，与吸附在二硝酰胺铵表面的第一种反应前驱体发生表面反应，再次置换表面官能团；

（4）通入惰性载气清洗未反应的第二种反应前躯体和副产物；

所述的第一种反应前驱体为三甲基铝、三乙基铝、二甲基锌、二乙基锌或四氯化硅；

所述的第二种反应前驱体为去离子水、双氧水、乙二醇或丙三醇；

所述的惰性载气为氮气、氦气或氩气；

按照上述步骤（1）至步骤（4）的顺序，反应前驱体脉冲顺序以t1-t2-t3-t4表示，其中：t1为第一种反应前驱体的注入时间，t3为第二种反应前驱体的注入时间，t2和t4均为惰性载气的清洗时间；原子层沉积生长的一个周期中t1-t2-t3-t4=8s-30s-8s-60s；

步骤三，重复执行相应周期数的步骤二，在二硝酰胺铵球形化颗粒上进行原子层沉积，使得包覆膜含量为包覆后的二硝酰胺铵球形化颗粒总重量的0.05%～0.5%范围内，通过所述的包覆膜来维持二硝酰胺铵球形化颗粒的结构形貌。

本发明还具有如下技术特征：

所述的包覆膜为分批进行原子层沉积形成的层状复合包覆膜。

本发明与现有技术相比的有益技术效果：

本发明采用原子层沉积表面纳米修饰技术对ADN球形化颗粒进行了包覆。包覆膜完整覆盖了ADN球形化颗粒的全部外表面，厚度被控制在纳米尺度范围内并且精确可调，其含量仅占体系总质量0.5%以下，对ADN的能量性能影响很小。通过该技术我们成功实现了潮湿环境中球形化ADN颗粒形貌的维持。吸湿后的球形化ADN颗粒通过简单的烘干处理即可恢复使用状态，其形貌和理化性质不发生根本性变化。该方法操作简单，成本低廉，易于在工业上实现和推广，对于解决ADN实际应用问题具有现实意义。

附图说明

图1是未经表面修饰、经过200周期ALD氧化铝修饰和经过400周期ALD氧化铝修饰后的ADN球形化颗粒的XPS的全扫描图谱。

图2是未经表面修饰、经过200周期ALD氧化铝修饰和经过400周期ALD氧化铝修饰后的ADN球形化颗粒的XPS的N元素精细扫描图谱。

图3是未经表面修饰、经过200周期ALD氧化铝修饰和经过400周期ALD氧化铝修饰后的ADN球形化颗粒的XPS的Al元素精细扫描图谱。

图4是未经包覆的ADN球形化颗粒在放大400倍下的SEM图。