[发明专利]一种聚合物、纳米铝粉和含能药剂复合的含能微球

说明书

本发明涉及一种聚合物、纳米铝粉和含能药剂复合的含能微球，属于火炸药技术领域。通过将聚合物和纳米铝粉加入混合有机溶剂Ⅰ中，混合均匀后得到的前驱体溶液作为同轴静电纺丝外轴溶液；将含能药剂加入混合有机溶剂Ⅱ中，混合均匀后得到的含能药剂溶液作为同轴静电纺丝内轴溶液；控制外轴溶液的流速为0.2～3mL/h，内轴溶液的流速为0.1～1mL/h，电压为10～20kV，接收距离为5～20cm，将得到的产物干燥后即为所述含能微球；通过静电纺丝技术制成复合微球，解决了纳米铝复合含能材料组分混合不均匀、使用过程中团聚严重问题。

技术领域

本发明涉及一种聚合物、纳米铝粉和含能药剂复合的含能微球，属于火炸药技术领域。

背景技术

含能材料是能独立地进行化学反应并释放出能量的一类材料，包括含有爆炸性基团的化合物和含有氧化剂和可燃剂的混合物，按照氧化剂和可燃剂的结合方式通常分为单质含能材料和复合含能材料两类。相比复合含能材料，单质含能材料中氧化性和还原性基团的分散性较高，达到了原子/分子水平，其能量释放过程及释放速率由化学反应动力学控制，能量最大限度地发挥其固有威力。但是受到物质化学稳定性和合成方法的限制，单质含能材料难以达到理想的氧/燃组合及平衡，物质密度和能量密度都较难再一步提高，在实际使用过程中常作为复合含能材料的关键原材料。复合含能材料通过配方优化可达到理想的氧/燃平衡，其理论最大能量密度可达23KJ/cm³，比单质含能材料高近一倍。但限于复合含能材料组分的颗粒特性，化学反应时间与粒子直径的平方成正比，其反应明显依赖于各组分间的传质速率。因此即使复合含能材料的理论能量密度很高，实际做功时的能量释放速率和效率一般都达不到单质含能材料的水平。为了实现集复合含能材料优异的能量水平与单质含能材料的快速响应于一身，需要将氧化剂和可燃剂在更小尺度上混合，通过增大接触面积加快组分间的传质传热速率。当粒子尺寸小到纳米量级时，粒子之间的扩散速率可与化学反应率比拟，组分间的纳米级分散的尺寸效应不仅有利于提升含能材料的反应速率，还可以有效提高反应灵敏性。传统的物理混合方式无法实现不同尺寸氧化剂和可燃剂纳米级混合，组分之间间距较大，阻碍了传质传热速率。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚合物、纳米铝粉和含能药剂复合的含能微球，通过静电纺丝技术将纳米铝粉和含能药剂制成复合微球；聚合物不仅增加了微球的力学强度，同时由于聚合物本身的能量特性，促进了微球体系的能量释放；所制备的含能微球实现了纳米铝粉与含能药剂的纳米级复合，解决了纳米铝复合含能材料组分混合不均匀、使用过程中团聚严重问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种聚合物、纳米铝粉和含能药剂复合的含能微球，所述含能微球通过以下方法制备得到：

步骤1.将聚合物和纳米铝粉加入混合有机溶剂Ⅰ中，在25～60℃下搅拌5～30min，超声混合0.5～2h，随后再搅拌24～48h，得到稳定的前驱体溶液；

步骤2.将含能药剂加入混合有机溶剂Ⅱ中，在25～60℃下搅拌3～5h，得到澄清的含能药剂溶液；

步骤3.将所述前驱体溶液作为同轴静电纺丝外轴溶液，将所述含能药剂溶液作为同轴静电纺丝内轴溶液，进行同轴静电纺丝，同轴静电纺丝外轴溶液的流速为0.2～3mL/h，同轴静电纺丝内轴溶液的流速为0.1～1mL/h，控制电压为10～20kV，静电纺丝针头距导电接收板的距离为5～20cm，由同轴静电纺丝针头的输出端流出的液体在静电高压下撕拉成小液滴，溶剂挥发后沉积在导电接收板上，将得到的产物在30～40℃下干燥2～4h，得到所述基于含氟聚合物的含能微球；

其中，所述纳米铝粉的中位粒径为10～500nm；