一种纳米铝粉的球形微米化方法与流程

文档序号:17161377发布日期:2019-03-20 00:46阅读:522来源:国知局

本发明涉及一种纳米铝粉的处理方法,具体涉及一种纳米铝粉的球形微米化方法,属于含能材料的制备技术领域。



背景技术:

纳米铝粉因高的比表面积和反应活性,快速的释能速率在金属化炸药、推进剂等领域具有潜在的应用前景。然而大量的研究发现,纳米铝粉由于表面效应在混合使用过程中易于团聚,分散性差,无法和炸药颗粒、氧化剂(ap)等组分均匀混合分散,导致无法浇注成型。另外纳米铝粉由于活泼的反应性,在使用和存放过程中极易被空气氧化,从而影响含能体系的能量密度和存储寿命。

为了防止纳米铝粉的团聚,提高分散性和稳定性,对纳米铝粉进行表面改性是现有主要的方法,在纳米铝粉表面包覆一层有机高分子材料,可以改变表面属性。christophera.c通过分子自组装的方法用三种不同有机酸对铝粉表面进行了改性包覆,能有效提高铝粉在水中的化学稳定性。fred等人采用棕搁酸对纳米al粉进行包覆,通过老化实验表明,表面包覆处理对al粉的抗氧化能力有较大的提高。guoliangui用高分子粘合剂htpb对铝粉进行了表面包覆,可增加其在空气中稳定性。young-soonkwon用羧酸(c17h33cooh)等有机酸对纳米铝粉进行了包覆处理。

采用有机分子对纳米铝粉表面进行改性,可以提高稳定性,在一定程度上能防止纳米颗粒的团聚,改善了分散性,然而研究发现,现有的方法在防止团聚和提高分散性方面仍然无法满足金属化炸药和推进剂的混合浇注使用要求。



技术实现要素:

本发明的目的之一在于提供一种纳米铝粉的微米化方法,通过纳米铝颗粒与高分子粘结剂复合形成球形微米铝颗粒,提高纳米铝粉分散性,防止团聚,在金属化炸药和推进剂方面具有很好的应用前景。该方法操作简单,制备的铝微球具有高的分散性和流散性,同时兼具纳米铝粉的反应活性和快速的释能特性。纳米铝粉在高分子粘结剂作为形成微米颗粒能提高纳米铝粉的稳定性,防止在使用和存放过程中的再氧化。

本发明具体是这样实现的:

纳米铝粉的微米化方法,包括:

将高分子粘结剂溶解在有机溶剂中形成高分子粘结剂溶液;

将纳米铝粉分散在溶剂中,搅拌,加热至30~50℃,将高分子粘结剂溶液缓慢加入到铝粉的分散液中,持续搅拌,溶剂缓慢挥发,粘结剂缓慢析出与纳米铝粉复合,在粘结剂作用下纳米铝粉复合形成微米颗粒。

更进一步的方案是:

所述高分子粘结剂为粘结剂为偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:1共聚物粘结剂(f2311)、偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:4共聚物(f2314)、偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:3共聚物(f2313)、端羟基聚丁二烯(htpb)、聚氨酯(estanse)和醋酸纤维素(cab)中的一种或几种。

更进一步的方案是:

所述高分子粘接剂溶液的溶剂为乙酸乙酯或乙酸乙酯/乙酸丁酯。

更进一步的方案是:

所述的纳米铝粉的粒径在10~200nm。

更进一步的方案是:

铝粉的分散液的溶剂,为无水乙醇、环己烷或四氢呋喃。

更进一步的方案是:

高分子粘结剂溶液与铝粉的分散液的体积比为1/20~1/3。

更进一步的方案是:

所述高分子粘结剂溶液中,高分子粘结剂的浓度为0.01g/ml~5g/ml,高分子粘结剂溶液的滴加速率为5~60滴/min。

更进一步的方案是:

所述的搅拌速率为50~500r/min。

更进一步的方案是:

形成的微米颗粒经过真空烘箱干燥,得到铝的微米球形颗粒。

本发明针对纳米铝粉的团聚和分散性差的问题,通过高分子粘结剂的网络结构复合纳米铝粉形成微米铝颗粒。制备过程简单,工艺易于控制,微米球形铝颗粒的尺寸和分布可控,从而有效防止铝粉的团聚、提高颗粒的分散性,同时纳米颗粒复合而成的微米铝颗粒具有纳米铝粉的高反应活性。

具体实施方式

实施例1

将0.5g的f2311溶解在10ml的乙酸乙酯溶剂中形成f2311溶液待用,将5克的纳米铝粉(均匀粒径20纳米)加入200ml的无水乙醇中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌120r/min。将f2311溶液以5滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌2h,使得乙酸乙酯挥发完全,分离出乙醇,无水乙醇洗涤1次,移至50℃真空烘箱干燥4h,得到铝的微米颗粒。

实施例2

将0.3g的f2314溶解在10ml的乙酸乙酯溶剂中形成f2314溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的环己烷中,机械搅拌分散20min,加热至30℃,调至机械搅拌120r/min。将f2314溶液以10滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌2h,使得乙酸乙酯挥发完全,分离出环己烷再用环己烷洗涤1次,移至60℃真空烘箱干燥3h,得到铝的微米颗粒。

实施例3

将0.3g的f2313溶解在15ml的乙酸乙酯/乙酸丁酯溶剂中形成f2313溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的无水乙醇中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌120r/min。将f2313溶液以15滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌3h,使得乙酸乙酯和乙酸丁酯挥发完全,分离出乙醇,无水乙醇洗涤1次,移至50℃真空烘箱干燥6h,得到铝的微米颗粒。

实施例4

将0.4g的estane溶解在15ml的乙酸乙酯溶剂中形成estane溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的环己烷中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌120r/min。将estane溶液以15滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌2h,使得乙酸乙酯挥发完全,分离出环己烷,再用环己烷洗涤1次,移至60℃移至真空烘箱干燥6h,得到铝的微米颗粒。

实施例5

将0.3g的htpb溶解在10ml的乙酸丁酯溶剂中形成htpb溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的无水乙醇中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌120r/min。将htpb溶液以10滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌3h,使得乙酸丁酯挥发,分离出乙醇,再用无水乙醇洗涤1次,移至60℃移至真空烘箱干燥6h,得到铝的微米颗粒。

实施例6

将0.3g的cba溶解在10ml的乙酸乙酯溶剂中形成cba溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的无水乙醇中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌120r/min。将cab溶液以5滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌2h,使得乙酸乙酯挥发,分离出乙醇,再用无水乙醇洗涤1次,移至60℃真空烘箱干燥6h,得到铝的微米颗粒。

实施例7

将0.5g的f2311溶解在10ml的乙酸乙酯溶剂中形成f2311溶液待用,将5克的纳米铝粉(均匀粒径20纳米)加入200ml的四氢呋喃中,机械搅拌分散20min,加热至30℃,调至机械搅拌120r/min。将f2311溶液以60滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至50r/min,搅拌2h,使得乙酸乙酯挥发完全,分离出乙醇,再用无水乙醇洗涤1次,移至60℃真空烘箱干燥6h,得到铝的微米颗粒。

实施例8

将0.3g的f2313溶解在15ml的乙酸乙酯/乙酸丁酯溶剂中形成f2313溶液待用,将5克的纳米铝粉加入200ml的无水乙醇中,机械搅拌分散20min,加热至50℃,调至机械搅拌300r/min。将f2313溶液以15滴/min的速度加入铝粉分散液中,搅拌速度调至100r/min,搅拌3h,使得乙酸乙酯和乙酸丁酯挥发,分离出乙醇,再用无水乙醇洗涤1次,移至60℃真空烘箱干燥6h,得到微米颗粒的铝粉。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述,上述实施例仅为本发明较佳的实施方式,本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

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