[发明专利]改性铝粉、其制备方法及应用

说明书

本申请涉及改性铝粉、其制备方法及应用。该改性铝粉通过双向气流混合得到表面具有微孔结构的复合铝粉，再通过聚四氟乙烯‑氧化铜‑减薄石墨片三元复合材料包覆复合铝粉得到。将该改性铝粉用作含能材料，可解决传统铝粉焓值低和比冲信号长的问题，且铝粉包覆率高，界面结合牢固，颗粒分散性好，产品的焓值高，性能优越，能够在焓值要求高，比冲信号要求短的化学动力企业及民用爆破等行业使用。

技术领域

本发明涉及金属粉末处理技术领域，特别是涉及改性铝粉及其制备方法。

背景技术

铝粉具有活性高、熔点低和光泽度好等优良性能，常被用于固体推进剂等军事行业。然而，铝粉表面易被氧化，在腐蚀性介质中也易发生化学反应而变质，致使其优良性能衰减或丧失。因此，对铝粉表面进行包覆改性，以提高其抗水化性和防氧化能力，是其在含能材料中成功应用的关键。传统的对铝粉表面进行包覆改性的工艺基本上采用的是简单的机械混合包覆方法，该类方法的弊端是包覆物与铝粉的界面结合力差，导致铝粉的包覆率低。因此，寻找一种包覆物和铝粉的界面结合力好，且包覆率高的改性铝粉成为当务之急。

发明内容

基于此，有必要提供一种改性铝粉的制备方法，该方法制备的改性铝粉，包覆物和铝粉的界面结合力好，且包覆率高，以下为具体技术方案：

一种改性铝粉的制备方法，包括以下步骤：

提供熔融铝液；

将10～15质量份聚乙烯吡咯烷酮、40～60质量份含氟丙烯酸烷基酯和35～50质量份乙醇混合均匀，得到混合液；

将所述熔融铝液雾化输出，获得定向雾化铝粉束；

将所述混合液雾化输出，获得定向混合液射流；

所述雾化铝粉束和所述混合液射流在撞击区域接触，控制所述撞击区域的温度在480℃～650℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；

将聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在所述复合铝粉表面，得到所述改性铝粉。

其中，含氟丙烯酸烷基酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸七氟丁酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸九氟己酯中的至少一种。

在其中一个实施例中，将所述熔融铝液雾化输出的步骤具体为：采用氮气流对加热至800℃～850℃的所述熔融铝液喷射，所述氮气流的压力为10MPa～15MPa。

在其中一个实施例中，将所述混合液雾化输出的步骤具体为：采用氮气流对所述混合液喷射，所述氮气流的压力为5MPa～8MPa。

在其中一个实施例中，所述雾化铝粉束和所述混合液射流的喷射夹角为20°～40°。

通过对熔融铝液雾化输出过程中熔融铝液的温度、氮气流的压力的控制，以及对混合液雾化输出过程中氮气流的压力控制，可以保证雾化过程中液滴不会过渡雾化，同时选择20°～40°的喷射夹角，可以保证混合液均匀覆盖在铝粉表面。

雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，混合液中含氟丙烯酸烷基酯将聚乙烯吡咯烷酮粘结覆盖在铝粉表面，通过控制撞击区域的温度在480℃～650℃，使得混合液中的含氟丙烯酸烷基酯和聚乙烯吡咯烷酮部分裂解，从而使得铝粉表面形成大量的微孔结构，增大了铝粉的比表面积。

在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料由10％～15％质量含量的聚四氟乙烯、5％～8％质量含量的氧化铜、5％～15％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精组成。

其中，工业酒精的纯度为99％以上。

在其中一个实施例中，所述静电吸附的步骤具体为：

将所述聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料置于乙醇溶液中超声分散，得到第一混合液；