一种可用作起爆药的胶囊结构铝热剂及其制备方法与流程

本发明属于含能材料技术领域，具体涉及到一种可用作起爆药的胶囊结构铝热剂及制备方法。

背景技术：

目前国内外军用和民用中仍然广泛采用叠氮化铅（pbn2）、斯蒂芬酸铅、高氮酸·四氨·双(5－硝基四唑)(合钴)(ⅲ)（bncp）、二硝基重氮酚等安全性差、含有重金属成分或生产过程中产生大量有害废水的起爆药。长期使用这类起爆药对环境和公共卫生造成了相当大的污染。同时，制备、生产和运输这些起爆药的过程存在很大的安全风险。环境问题推动了绿色含能材料和环境友好型工艺的发展，将具有显著的应用价值和社会效益。通过科学家的大量研究和理论计算，纳米铝热剂具有很大的作为起爆药的可能性。纳米铝热剂通常是由纳米级金属燃料（如：纳米铝粉）和氧化剂组成，这类复合物由于其高反应活性、高能量密度成为当今含能材料研究领域中的重要方向。大多纳米铝热剂不含有重金属离子，并且在制备和使用的过程中要比起爆药安全环保。目前一些将纳米铝热剂作为起爆药的使用，主要是将纳米铝热剂与猛炸药混合，但还未能完全独立起爆炸药。甚至有些配方受制备方法的限制，需要添加剂、有机溶剂等，这对环境友好发展是不利的。此外，部分纳米铝热剂的静电、摩擦感度过高依旧影响了应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可用作起爆药的胶囊结构铝热剂及其制备方法。本发明制备的胶囊结构铝热剂具有独特微观结构，使其具备直接装于雷管起爆炸药的能力，可用作起爆药，从而解决现有起爆药在生产使用过程中的安全和环保问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可用作起爆药的胶囊结构铝热剂，该铝热剂主要由重量百分比为60%~80%高碘酸钠和20%~40%纳米铝粉组成，通过喷雾干燥法，用高碘酸钠将纳米铝粉进行封装，得到以高碘酸钠为基质，以纳米铝粉为核的胶囊结构铝热剂。

进一步的，高碘酸钠纯度为99.5%。

进一步的，纳米铝粉的活性为70%，其平均粒径为100纳米。

进一步的，纳米铝粉的质量含量为25%～35%。

上述可用作起爆药的胶囊结构铝热剂的制备方法，包括步骤：将纳米铝粉悬浮于高碘酸钠水溶液中，得到悬浮液，将所述悬浮液进行喷雾干燥，得到所述的铝热剂。

优选的，喷雾干燥的进口温度为80～100℃，载气流量为38m³/h，进样速率为3～10ml/min，喷嘴空气流量为500～1000l/h。

更优选的，喷雾干燥的进口温度为80℃，载气流量为38m³/h，进样速率为3ml/min，喷嘴空气流量为500l/h。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

（1）本发明制备的以高碘酸钠为基质，以纳米铝粉为核的胶囊结构铝热剂，增加了还原剂（纳米铝粉）与氧化剂（高碘酸钠）的接触程度，具有撞击感度低、静电感度低的优点。

（2）本发明无需采用有机溶剂，且所述制备过程在常温下进行，确保了生产、使用过程中的安全。

（3）首次在含能材料领域采用喷雾干燥法，具有简单、反应条件温和、便于放大生产且不需要任何添加剂的优点。

附图说明

图1是实施例1中制得的胶囊结构铝热剂的扫描电镜图。

图2是不同质量比下在8号工业雷管中起爆后得到的铅板孔径实物图。

图3是不同质量比下在密闭爆发器中压力随时间变化曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

高碘酸钠作为一种含氧量高，不吸湿，非常稳定的氧化剂，并且具有较高的能量密度，分解过程中产气量大的特点，使其用作为纳米铝热剂中的氧化剂十分有利于纳米铝热剂在反应中形成高温高压的环境。且高碘酸钠易溶于水，采用喷雾干燥的方法制备纳米铝热剂时，可以减少有机溶剂的使用，对环境友好十分有利。

实施例1

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将0.66g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集，所得样品形貌如图1所示，胶囊结构铝热剂中粒子的直径约为800nm～2um。称取制备好的样品90mg，另称取太安260mg，黑索今450mg，装药于8号工业雷管中，起爆后，测量铅板孔径，铅板孔径如图2。

实施例2

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将0.85g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集。称取制备好的样品90mg，另称取太安260mg，黑索今450mg，装药于8号工业雷管中，起爆后，测量铅板孔径，铅板孔径如图2。

实施例3

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将1.06g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集。称取制备好的样品90mg，另称取太安260mg，黑索今450mg，装药于8号工业雷管中，起爆后，测量铅板孔径，铅板孔径如图2。

实施例4

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将0.66g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集。称取制备好的样品300mg，置于密闭爆发器中，引燃后由示波器记录密闭爆发器中压力随时间变化得到p-t曲线，如图3。

实施例5

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将0.85g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集。称取制备好的样品300mg，置于密闭爆发器中，引燃后由示波器记录密闭爆发器中压力随时间变化得到p-t曲线，如图3。

实施例6

称取1.98mg高碘酸钠溶解于150ml去离子水中，将1.06g纳米铝粉分散于高碘酸钠的水溶液中，超声1h形成均匀的前驱液。将前驱液经雾化和干燥后，收集。称取制备好的样品300mg，置于密闭爆发器中，引燃后由示波器记录密闭爆发器中压力随时间变化得到p-t曲线，如图3。

将实施例1，2，3参照gjb5891.22—2006火工品药剂试验方法第22部分：撞击感度试验和gjb5891.27—2006火工品药剂试验方法第27部分：静电火花感度实验，每组实验测试25发，实验结果如表1。

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技术特征：

技术总结
本发明公开了一种可用作起爆药的胶囊结构铝热剂及制备方法。该铝热剂由以高碘酸钠为基质，以纳米铝粉为核的胶囊结构组成，其中，高碘酸钠质量含量为60%~80%，纳米铝粉质量含量为20%~40%。本发明制备的胶囊结构铝热剂由于具有独特的微观结构，使其具备更高峰值压力和良好起爆能力的性能，可用作起爆药，相较于传统的起爆药，具有安全性高，能量密度大，起爆能力强等优点，解决了当前雷管用起爆药的安全和能量问题，同时，本发明制备方法简单，过程安全，无废水废气，且易于放大生产。

技术研发人员：张琳;万早雁;朱顺官;李晨
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.11.02
技术公布日：2019.01.15