[发明专利]含能高分子表面改性铝粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含能复合材料技术领域，具体涉及一种含能高分子表面改性铝粉及其制备方法。

背景技术

由于铝粉等金属粉末的燃烧热焓大，在含能复合材料领域有重要用途，被广泛用于航天军工等火箭的固体燃料推进剂、含铝炸药中。超细铝粉被认为是含能材料领域非常有应用前景的重要物质。但是，由于1）铝粉与材料中的有机组分亲和性差，这导致铝粉在有机组分中团聚严重，不能均匀分散，从而影响材料的性能；2）超细铝粉容易被水氧化，从而大大降低了在含铝炸药中的反应特性。这极大地限制了超细铝粉在含能复合材料中的应用。

针对铝粉等无机材料表面保护和改性的工作一直是含能和其它材料领域的关注热点。通常解决的途径是对铝粉表面进行包覆处理。虽然经过有机材料包覆处理后的铝粉与有机物之间的亲和力有一定程度的增强，但是这种直接物理包覆存在的问题是，物理包覆形成的包覆层与铝粉之间的结合力较弱，加上金属粒子本身容易自团聚，导致包覆不均匀，只能解决铝粉在较低的温度湿度条件下不被氧化的问题；而且利用钝感的碳氢分子包覆铝粉会带来铝粉反应特性降低的问题。铝粉颗粒处于钝感的碳或碳氢体系中，在燃烧或爆轰时，钝感的包覆层将铝粉与氧化剂隔离开，这些包覆层原子还要与铝原子竞争有限的氧化剂，最终导致铝粉反应率较低。

本发明的意义在于提供一种简单高效的实现保护铝粉、改善表面特性以及爆轰反应性的多重功能的新途径。可为超细铝粉在含铝复合材料中的应用提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种含能高分子表面改性铝粉及其制备方法，该方法可以在改善铝粉表面疏水性和与有机物亲和性的同时提高铝粉的反应活性，本发明是在铝粉表面通过共价键引入含能物质形成铝/含能的核壳型微结构。铝粉颗粒外面会均匀的接枝上疏水的含能壳层，避免铝粉颗粒之间的团聚，会最终形成均匀的接枝壳层。这样不仅会有效改善铝粉表面的疏水性和力学性能，由于微结构中含能壳层的存在会提高铝粉的反应性。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种含能高分子表面改性铝粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将无水乙腈加入到三颈烧瓶中，将铝粉加入到无水乙腈中搅拌均匀；再加入二月桂酸二丁基锡和甲苯二异氰酸酯（TDI），在70～85℃下回流；

步骤二：将步骤一的产物冷却至室温后抽滤，用无水乙腈冲洗滤饼，将滤饼置于三颈烧瓶中，加入二月桂酸二丁基锡和含能高分子，在70～85℃下回流；

步骤三：将步骤二的产物冷却至室温后抽滤，用无水乙腈冲洗滤饼，滤饼真空干燥后，即得含能高分子表面改性的铝粉。

在上述的方法中，无水乙腈的作用是将铝粉分散，同时作为反应进行的介质；甲苯二异氰酸酯（TDI）的两端含有异氰酸酯基团，一个异氰酸酯基团与铝粉上面的羟基反应，然后另一个再与含能高分子链上面的羟基反应；二月桂酸二丁基锡是催化剂。

进一步的技术方案是：所述的含能高分子为聚叠氮缩水甘油醚（GAP）。

进一步的技术方案是：所述的聚叠氮缩水甘油醚的分子量为3000～6000。

进一步的技术方案是：步骤一和步骤二中所述的回流时间为1～3h。

一种含能高分子表面改性铝粉，采用上述的方法制备而成。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

（1）本发明是在铝粉表面通过共价键引入含能物质形成铝/含能的核壳型微结构，铝粉颗粒外面会均匀的接枝上疏水的含能壳层，避免铝粉颗粒之间的团聚，会最终形成均匀的接枝壳层，不仅有效改善铝粉表面的疏水性和力学性能，由于微结构中含能壳层的存在会提高铝粉的反应性。

（2）本发明步骤简单，工艺参数易于控制，反应条件温和。

附图说明

图1为本发明含能高分子表面改性铝粉制备方法的反应原理图。

图2为铝粉改性前后的红外光谱图，其中（a）为改性前铝粉的红外光谱图，（b）改性后铝粉的红外光谱图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例1：