CN103254025B - 一种高燃烧性能铝粉组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高燃烧性能铝粉组合物及其制备方法。所公开的高燃烧性能铝粉组合物由质量百分比为90%-98%的铝粉和2%-10%的硼粉组成，且两者的质量百分比之和为100%。所公开的制备方法是按上述质量百分比将铝粉和硼粉混合均匀，加入质量为铝粉和硼粉总质量2-4倍的乙酸乙酯；接着在5-20微米的条件下胶体磨混合处理，干燥后得到所制备的高燃烧性能铝粉组合物。该组合物特点为能量密度高，可用于制备混合炸药等高能量密度材料。

Description

一种高燃烧性能铝粉组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高燃烧性能铝粉组合物及其制备方法。

背景技术

在混合炸药、推进剂、火药等高能量密度材料中，铝粉是常用的组分。铝粉的优点是能量密度高，即单位体积材料的放热量大。

从表1中可以看出，体积放热量超过铝的元素只有B、Be、Nb、Np、Pu、Ta、Ti、U、V、W等几种。其中Be能量密度是最高的，但毒性非常高，严重限制了其应用。另外的几种元素反应活性则远远低于Al，价格则大大高于Al，因此实际应用也较少。

铝粉同样具有反应活性低、反应完全性差的缺点。即便在具有强限制条件的爆热测试中，测试值一般低于理论计算值，说明铝粉在混合炸药没有完全参与爆轰反应，仅仅作为惰性物质而存在。更不用说在没有限制的空爆条件了。在差示扫描量热测试中也可以看出（见说明书附图1），主放热峰积分值只有1921J/g，远低于其理论值，说明绝大部分铝粉在此条件下没有发生放热反应。

提高铝粉反应放热量，使更多的铝粉有效发挥作用。另外，通过使铝粉更充分地参与到混合炸药爆轰反应中去，可为提高混合炸药的能量密度和炸药的威力的提供一个可能性途径。

表1理论计算的发生氧化反应时放热量较高的元素的质量放热量和体积放热量

发明内容

本发明的目的之一是提供硼粉用于提高铝粉燃烧性能的应用。

所述硼粉优选粒径小于等于10微米。

本发明的另一目的是提供一种具有高燃烧性能铝粉组合物，以使更多的铝有效发挥其作用。

为此，本发明的高燃烧性能铝粉组合物是由质量百分比为90%-98%的铝粉和2%-10%的硼粉组成，且两者的质量百分比之和为100%。

所述铝粉为球磨铝粉，活性铝含量为98%以上。

铝粉中加入适量硼粉，可诱导铝粉产生两个放热反应峰，使总放热量显著提高。

本发明的又一目的是提供一种上述高燃烧性能铝粉组合物的制备方法，该方法首先按上述质量百分配比将铝粉和硼粉混合并加入质量为铝粉和硼粉总质量2-4倍的乙酸乙酯；接着在5-20微米的条件下胶体磨混合处理后干燥可得高燃烧性能铝粉组合物。

采用胶体磨处理工艺对铝粉和硼粉混合物处理时，可使二者结合更紧密，使用效果更好。

附图说明

图1为实施例1的高燃烧性能铝粉组合物的差示扫描量热图谱；

图2为实施例2的高燃烧性能铝粉组合物的差示扫描量热图谱；

图3为实施例3的高燃烧性能铝粉组合物的差示扫描量热图谱；

图4为对比例1的差示扫描量热图谱；

图5为对比例2的差示扫描量热图谱。

具体实施方式

硼粉对提高铝粉的燃烧放热量有很明显的作用，根据差示扫描量热法的测试数据，可知当加入硼粉时，可诱导铝粉产生两个放热反应峰，使总放热量显著提高；其中一个放热峰峰值位置约810℃，另外一个放热峰峰值位置约在1200℃-1350℃。当加入质量百分比为1%以上的超细硼粉，即可显示出这种趋势，当硼粉质量百分比为10%以上时，提前放热量占总放热量的比例不再有大的变化。并且当硼粉粒度大于10微米时，随粒度增加，改善效果也变差。

除此之外，铝粉采用胶体磨处理，可使铝粉本身更易于反应。

在混合硼粉与铝粉时采用胶体磨处理工艺可使二者结合更紧密，使用效果更好。且胶体磨处理时加入质量为硼粉与铝粉总质量2‐4倍的乙酸乙酯，在5‐20微米条件下，一般胶体磨混合0.5‐1小时后，在60℃的条件下干燥8‐10小时可得高燃烧性能铝粉组合物。

以下是申请人提供的实施例和对比例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。

实施例1：

称量粒径小于等于4微米的硼粉2克，及型号为FLQ250、活性铝含量为98.01%的球磨铝粉98克，混合均匀，加入200克乙酸乙酯。将胶体磨参数调整至5微米，将混合物倒入胶体磨，混合0.5小时，取出在60℃的烘箱中干燥8小时。

实施例2：

称量粒径小于等于10微米的硼粉10克，及型号为FLQT355A、活性铝含量为99.04%的球磨铝粉90克，混合均匀，加入400克乙酸乙酯。将胶体磨参数调整至20微米，将混合物倒入胶体磨，混合1小时，取出在60℃的烘箱中干燥10小时。

实施例3：

称量粒径小于等于6微米的硼粉5克，及型号为FLQT355A、活性铝含量为99.04%的球磨铝粉95克，混合均匀，加入300克乙酸乙酯。将胶体磨参数调整至10微米，将混合物倒入胶体磨，混合0.75小时，取出在60℃的烘箱中干燥9小时。

对比例1：

未处理铝粉：型号为FLQ355A、铝粉活性为99.04%。

对比例2：

粒径小于等于10微米的硼粉。

发明人对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的最终产品分别进行了差示扫描量热法（DSC）测试：

差示扫描量热法（DSC）测试：升温速率20℃/min，空气气氛。

结果如图1至图5所示。

参见图1至图3，实施例1、实施例2和实施例3中制备的高燃烧性能铝粉组合物的差示扫描量热图谱有五个峰，分别为：

第一放热峰，一般认为是铝粉表面的燃烧放热；

吸热峰，铝粉的熔融吸热；

第二放热峰，对应于硼粉诱导铝粉发生的燃烧放热；

第三放热峰，铝粉自身发生的燃烧放热；

第四放热峰，对应于硼粉诱导铝粉发生的燃烧放热。

总放热量=四个放热峰放热总量-吸热峰吸热量。

综合图1至图4所示结果，如表2所示，本申请的高燃烧性能铝粉组合物较铝粉的放热量有显著提高。

表2差示扫描量热测试结果

表2中所示数据说明本申请所保护的高燃烧性能铝粉组合物较单纯铝粉有显著的高放热量。

图5所显示的硼粉差示扫描量热图谱说明本申请所保护的高燃烧性能铝粉组合物的放热并不是由外加入的硼粉自身产生的。

Claims (4)

1.一种高燃烧性能铝粉组合物，其特征在于，该高燃烧性能铝粉组合物是由质量百分比为90％-98％的铝粉和2％-10％的硼粉组成，且两者的质量百分比之和为100％。

2.如权利要求1所述的高燃烧性能铝粉组合物，其特征在于，所述硼粉为粒径小于10微米的硼粉。

3.如权利要求1所述的高燃烧性能铝粉组合物，其特征在于，所述铝粉为球磨铝粉，活性铝含量为98％以上。

4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的高燃烧性能铝粉组合物的制备方法，其特征在于，该方法首先按质量百分配比将铝粉和硼粉混合并加入质量为铝粉和硼粉总质量2-4倍的乙酸乙酯；接着在5-20微米的条件下胶体磨混合处理后干燥可得高燃烧性能铝粉组合物。