[发明专利]一种耐热液体的高活性高稳定性改性铝粉的制备方法有效
申请号: | 202010390462.4 | 申请日: | 2020-05-11 |
公开(公告)号: | CN111500091B | 公开(公告)日: | 2021-12-31 |
发明(设计)人: | 李凌霄;张俊平;李鑫;杨燕飞;李步成 | 申请(专利权)人: | 中国科学院兰州化学物理研究所;中国工程物理研究院化工材料研究所 |
主分类号: | C09C1/40 | 分类号: | C09C1/40;C09C3/10;C06B27/00;C06B45/22 |
代理公司: | 兰州智和专利代理事务所(普通合伙) 62201 | 代理人: | 张英荷 |
地址: | 730000 甘*** | 国省代码: | 甘肃;62 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 耐热 液体 活性 稳定性 改性 制备 方法 | ||
本发明公开了一种耐热液体的高活性高稳定性改性铝粉的制备方法,是在常温常压下将铝粉超声分散于水中得到铝粉分散液;再依次将多酚类化合物、含氮高分子加入到铝粉分散液中,并调节pH值至5.0~10.0,然后在常温下搅拌反应0.5~24h,在铝粉表面形成致密的共聚物包覆层;最后经抽滤、洗涤、真空干燥,得到改性铝粉。本发明采用多酚类化合物和含氮高分子形成的共聚物包覆层,既提升了铝粉在热液体中的稳定性,又增加了铝粉氧化反应的活性位点和氧化效率,提升了铝粉的燃速,可提高炸药的爆轰性能,为铝粉在含能材料中的实际应用提供技术支撑。
技术领域
本发明涉及一种铝粉改性方法,尤其是涉及一种耐热液体的高活性高稳定性改性铝粉的制备方法,属于含能材料技术领域。
背景技术
铝粉作为常见的含能材料组分,因其具有高能量密度、高燃烧热和高活性,广泛应用于固体推进剂、炸药和铝热剂等领域,以提高推进剂的密度比冲和燃烧温度,炸药的爆热、爆温和做功能力等。由于微/纳米铝粉具有较高表面能,在常温常压下极易与空气中的氧气反应形成致密、耐腐蚀的惰性氧化膜。尽管惰性氧化膜阻止了铝粉进一步被氧化,对内部铝粉起到一定的保护作用,但导致铝粉活性降低,能量释放速率减慢,严重影响其在推进剂或炸药中使用。
研究表明,通过微/纳米铝粉的表面包覆构筑核壳结构,既能阻隔空气保持铝粉活性,又可对其表面进行改性。CN103772078A公开一种含能高分子表面改性铝粉的制备方法,改性后铝粉提高了表面的疏水性、力学性能以及高温下的反应活性。CN108687340B公开了一种表面改性改善铝粉高温热反应性能的方法,提升了铝粉的高温氧化速率、热量释放速率和高温氧化燃烧性能。CN110550990A公开了一种聚合单宁酸包覆高活性铝粉/硅粉的制备方法,有效保护铝粉或硅粉的活性,可提供额外的燃烧热,促进了铝粉或硅粉的快速燃烧反应,从而提高了固体推进剂的燃烧性能。CN109704896A提出一种基于聚多巴胺界面调控硝胺炸药改性铝粉及制备方法,以提高含铝炸药的能量和密度。然而,含铝炸药的组装、成型通常是在热水、热溶剂条件下完成的。尽管上述发明提高了铝粉在推进剂和炸药中的反应活性,但无法抵抗含铝炸药的组装、成型过程中热水、热溶剂对改性铝粉的氧化腐蚀,显然无法满足含铝炸药的实际组装、成型工艺需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术改性铝粉无法抵抗热水、热溶剂的缺陷,提供一种具有耐热液体的高活性改性铝粉的制备方法,以期得到能够稳定存在于热液体中的改性铝粉,同时提升铝粉的活性,对含铝炸药和推进剂等的组装成型和实际应用具有至关重要的作用。
一、改性铝粉的制备
本发明一种耐热液体的高活性高稳定性改性铝粉的制备方法,是在常温常压下将铝粉超声分散于水中得到铝粉分散液;再依次将多酚类化合物、含氮高分子加入到铝粉分散液中,并调节pH值至5.0~10.0,然后在常温下搅拌反应0.5~24h,在铝粉表面形成致密的共聚物包覆层,最后经抽滤、洗涤、真空干燥,得到改性铝粉。
所述铝粉为微米铝粉或纳米铝粉;铝粉分散液的浓度为1~15 wt.%。
所述多酚类化合物为茶多酚、单宁酸、多巴胺、去甲肾上腺素、邻苯三酚、五倍子酸、槲皮素、桑色素中的至少一种,且铝粉与多酚类化合物的质量比为1:0.01~1:0.2。
所述含氮高分子是聚琥珀酰亚胺、聚苯胺、聚N-异丙基烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺、聚丁二酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚异丙基丙烯酰胺、聚N-乙烯基己内酰胺中的至少一种,且多酚类化合物和含氮高分子的质量比是1:9~1:0.1。
所得共聚物包覆层的含量为铝粉质量的1~10 wt.%。
二、改性铝粉在热液体中的稳定性测试
本发明制备的改性铝粉具有优异的抗氧化性能,在空气中可稳定存放5年以上。即使在50~80°C热水、热有机溶剂中也能稳定存在4h以上,无氢气释放,可满足绝大部分涉及铝粉的组装、成型工艺条件。
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