CN109293463A - 一种铝粉表面自活化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝粉表面自活化的方法，将铝粉加入无水溶剂，混合搅拌，使得均匀分散，形成铝粉分散液；将有机氟化物溶解在溶剂中形成有机氟溶液，将有机氟溶液以一定速率加入到铝粉的分散液中搅拌，在一定温度下使溶解有机氟化物的溶剂挥发，有机氟化物在铝粉表面缓慢结晶析出，形成一层致密的表面活化层；离心分离除去溶剂，洗涤，60℃真空干燥，得到有机氟表面自活化的铝粉。本发明在铝粉表面形成有机物氟自活化层，能有效降低铝粉点火温度和缩短点火延迟时间，提高铝粉在氧化剂中的燃烧效率和释能速率，同时有机氟表面活化层能有效防止铝粉的氧化，提高稳定性。

Description

一种铝粉表面自活化的方法
技术领域
本发明涉及一种铝粉表面处理方法，具体涉及一种铝粉表面自活化的方法，属于含能材料处理技术领域。
背景技术
铝粉作为一种高活性的金属燃料，由于其高的热值和低的成本在炸药、推进剂和烟火剂中具有广泛的用途。然而铝粉表面存在的氧化层使得铝粉活度降低，燃烧反应缓慢，点火温度高等，从而限制了含能材料的能量提升。特别是亚微米和纳米铝粉，表面氧化层问题已成为限制其使用的首要难题。目前，为了解决铝粉的表面氧化问题，提高铝粉的稳定性，降低其点火温度、增加能量密度和燃烧效率，通常采用表面包覆改性的方法，在铝粉表面包覆一层有机或无机材料，提高一层防护层。
美国专利US2006/0101713中提出采用无机氟化物(K3AlF6)对微米铝粉的进行包覆改性，降低铝粉的点火温度，并提高燃烧效率。国内杨毅等人通过化学反应的方法制备了氧化亚镍，对铝粉表面进行了金属氧化物的包覆，提高能量密度。相对而言，采用有机材料对铝粉包覆是最主要的方法。目前已采用的有机物如HTPB(端羟基聚丁二烯)、有机羧酸(C17H33COOH)和棕搁酸等。例如Fred等人采用棕搁酸对纳米Al粉进行包覆，在铝粉表面包覆棕搁酸能有效提高稳定性。Guo Lian gui等人用HTPB等含能材料中常用的高分子粘合剂对铝粉进行了表面包覆改性，HTPB可以提高铝粉的储存稳定性。Young-Soon Kwon等人用等有机羧酸对纳米铝粉进行了包覆，有机酸能有效提高铝粉在水中的化学稳定性。巩飞艳等人采用化学接枝技术在铝粉表面接枝了GAP，有效提高了铝粉的稳定性和分散性。现有的方法在提高铝粉的稳定性方面具有较好的效果，通过有机无机的包覆改性后在一定程度上能解决铝粉再氧化的问题，然而现有的包覆层方法与技术无法消除氧化层的存在，对于提高点火性能，降低点火延迟时间，增加体系的能量密度等问题无法有效解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝粉表面自活化的方法，通过在铝粉表面接枝一层有机氟化物，提高铝粉稳定性和燃烧反应性能。本发明提出铝粉表面自活化的方法，采用有机氟化物活化铝粉表面，制备过程和方法简单，易于批量化生产。首先在铝粉表面包覆一层氟化物能提高纳米铝粉稳定性，有机氟化物能有效防止空气和水份对铝的再氧化。其次，通过氟与Al2O3在较低温度的反应消除铝粉表面氧化层，使得铝核完全暴露在氧化剂中，从而发生彻底反应，能解决铝粉燃烧不完全、点火温度高和延迟时间长、能量释放慢等问题。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种铝粉表面自活化的方法，是将铝粉加入无水溶剂，混合搅拌，使得均匀分散，形成铝粉分散液；
将有机氟化物溶解在溶剂中形成有机氟溶液，将有机氟溶液以一定速率加入到铝粉的分散液中搅拌，在一定温度下使溶解有机氟化物的溶剂挥发，有机氟化物在铝粉表面缓慢结晶析出，形成一层致密的表面活化层。
离心分离除去溶剂，洗涤，40～60℃真空干燥，得到表面活化的铝粉。
更进一步的方案是：
所述无水溶剂为环己烷、无水乙醇或无水甲醇。
更进一步的方案是：
有机氟化物是全氟羧酸(CxF2z-1COOH，其中Z和X均>5)、F2311(偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:1共聚物)、F2314(偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:4共聚物)、F2313(偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:3共聚物)中的一种或几种。
更进一步的方案是：
所述有机氟溶液中，溶剂为乙醚、乙腈、乙酸乙酯或乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合溶剂。
更进一步的方案是：
有机氟溶液与铝粉的分散液的体积比为1/10～1/5。
更进一步的方案是：
有机氟溶液的滴加速率为1～200mL/min，可以通过控制滴加速率和滴加时间调控铝粉表面的活化层的厚度。
更进一步的方案是：
所述的一定温度在30～60℃。
更进一步的方案是：
铝粉的粒径分布在50微米到10纳米
更进一步的方案是：
步骤一和步骤二在氮气气氛下进行。
本发明的优点如下：(1)通过此法在铝粉表面形成致密的氟化物活化层，在低温下与铝粉表面氧化层(Al2O3)反应，能消除掉Al2O3，使得铝核直接暴露在氧化剂中，从而能有效降低铝粉点火温度、缩短点火延迟时间、提高燃烧效率和释能速率。(2)有机氟化物与铝粉表面氧化层(Al2O3)反应，释放热量，可以降低点火能量，增强铝的反应，提高体系的能量密度。(3)采用有机氟化物作为表面活化层，具有高的疏水特性，能防止铝粉在使用、存储过程中的再氧化，提高铝粉的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中采用C13F25COOH对铝粉表面活化后的TEM图。
具体实施方式
实施例1
将0.2g的C13F25COOH溶解在15mL的乙醚溶剂中形成有机氟溶液，将5克的微米铝粉(平均粒径50微米)加入环己烷溶液中，通过超声分散30min。将乙醚溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在30℃搅拌2h,离心分离，采用环己烷洗涤2次，移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。本实施例制备得到的有机氟表面自活化的铝粉TEM图如附图1所示，从附图1可以看出，铝粉表面已经完全被有机氟覆盖。
实施例2
将0.3g的C13F25COOH溶解在15mL的乙醚溶剂中形成有机氟化物的溶液，将5克的纳米铝粉(均匀粒径20纳米)加入环己烷溶液中，通过超声分散30min。将乙醚溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在30℃搅拌2h,离心分离，采用环己烷洗涤2次，移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
实施例3
将0.2g的C7F14COOH溶解在15mL的乙腈溶剂中形成有机氟化物的溶液，将5克的纳米铝粉(均匀粒径50纳米)加入无水乙醇溶液中，通过超声分散30min。将乙醚溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在50℃搅拌2h,离心分离，采用无水乙醇洗涤2次，使得溶剂挥发完全，移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
实施例4
将0.4g的C17F33COOH溶解在15mL的乙醚溶剂中形成有机氟化物的溶液，将5克的纳米铝粉(均匀粒径100纳米)加入无水乙醇溶液中，通过超声分散30min。将乙醚溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在60℃搅拌2h,离心分离，采用无水乙醇洗涤2次，移60℃至真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
实施例5
将0.3g的F2311溶解在20mL的乙酸乙酯溶剂中形成有机氟高分子溶液，将5克的微米铝粉(均匀粒径50微米)加入无水乙醇溶液中，通过超声分散30min。将有机氟高分子高分子溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在30℃搅拌2h,离心分离，采用无水乙醇洗涤2次，,移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
实施例6
将0.4g的F2311溶解在20mL的乙酸乙酯溶剂中形成氟化物溶液，将5克的纳米铝粉(均匀粒径20纳米)加入环己烷溶液中，通过超声分散30min。将有机氟高分子高分子溶液以5mL/min的速度加入铝粉分散液中，在30℃搅拌2h,离心分离，采用环己烷洗涤2次，,移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
实施例7
将0.4g的F2314溶解在20mL的乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合溶剂(质量比1:1)中形成有机氟高分子的溶液，将5克的纳米铝粉(均匀粒径20纳米)加入环己烷溶液中，通过超声分散30min。将有机氟高分子的溶液以10mL/min的速度加入铝粉分散液中，在30℃搅拌2h,离心分离，采用环己烷洗涤2次，,移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。。
实施例8
将0.2g的F2314溶解在20mL的乙酸丁酯酯溶剂中形成氟聚物高分子溶液，将5克的微米铝粉(均匀粒径50微米)加入环己烷溶液中，通过超声分散30min。将氟聚物高分子溶液以20mL/min的速度加入铝粉分散液中，在40℃搅拌2h,离心分离，采用环己烷洗涤2次，,移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。。
实施例9
将0.6g的F2313溶解在60mL的乙酸乙酯和乙酸丁酯的1:1混合溶剂中形成氟高分子溶液，将10克的微米铝粉(均匀粒径50微米)加入无水乙醇溶液中，通过超声分散30min。将氟高分子溶液以100mL/min的速度加入铝粉分散液中，在40℃搅拌2h,离心分离，采用无水乙醇洗涤2次，,移至50℃真空烘箱干燥5h，得到有机氟表面自活化的铝粉。
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。

Claims (9)

1.一种铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
步骤一、将铝粉加入无水溶剂，混合搅拌，使得均匀分散，形成铝粉分散液；
步骤二、将有机氟化物溶解在溶剂中形成有机氟溶液，将有机氟溶液以一定速率加入到铝粉的分散液中搅拌，在一定温度下使溶解有机氟化物的溶剂挥发，有机氟化物在铝粉表面缓慢结晶析出，形成一层致密的表面活化层；
步骤三、离心分离除去溶剂，洗涤，40～60℃真空干燥，得到表面活化的铝粉。
2.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
所述无水溶剂为环己烷、无水乙醇或无水甲醇。
3.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
有机氟化物是全氟羧酸CxF2z-1COOH其中Z和X均>5、偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:1共聚物F2311、偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:4共聚物F2314和偏氟乙烯-三氟氯乙烯1:3共聚物F2313中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
所述有机氟溶液中，溶剂为乙醚、乙腈、乙酸乙酯或乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
有机氟溶液与铝粉的分散液的体积比为1/10～1/5。
6.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
有机氟溶液的滴加速率为1～200mL/min。
7.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
所述的一定温度在30～60℃。
8.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
铝粉的粒径分布在50微米～10纳米。
9.根据权利要求1所述铝粉表面自活化的方法，其特征在于：
步骤一和步骤二在氮气气氛下进行。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110480004A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 南京理工大学 水热法制备碳包覆纳米铝粉的方法
CN111421132A (zh) * 2019-11-11 2020-07-17 殷柳 一种铝粉防护方法
CN111423293A (zh) * 2019-11-11 2020-07-17 殷柳 一种提升含能材料中铝粉有效反应率的方法及产品
CN111574314A (zh) * 2020-05-21 2020-08-25 中国科学院兰州化学物理研究所 利用氟代烷基化合物改性铝粉以提高稳定性和燃烧性能的方法
CN113265163A (zh) * 2021-05-15 2021-08-17 深圳华城新材料科技有限公司 一种金属及非金属颜料的表面包覆方法
CN110590483B (zh) * 2019-08-27 2021-09-03 南京理工大学 含氟化合物包覆微纳米铝粉的制备方法
CN113603987A (zh) * 2021-07-28 2021-11-05 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种改性铝/含氟高分子复合物及其制备方法
CN113637340A (zh) * 2021-08-12 2021-11-12 深圳华城新材料科技有限公司 用于金属颜料和/或非金属颜料的表面包覆材料生产方法及产品
CN113683471A (zh) * 2021-08-17 2021-11-23 武汉理工大学 一种聚偏氟乙烯包覆微米铝复合粉体及其制备方法
CN113953520A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 中南大学 改性铝粉、其制备方法及应用
CN114751798A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 北京理工大学 一种氟化改性球形微/纳铝粉的溶剂悬浮制备方法
CN115246756A (zh) * 2022-08-01 2022-10-28 湖北航天化学技术研究所 一种Al-Li合金复合材料及其制备方法与应用
CN116854546A (zh) * 2023-07-07 2023-10-10 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 一种氟化铁包覆纳米铝的复合粒子制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB990706A (en) * 1963-02-11 1965-04-28 Ici Ltd New explosive compositions
CN104889387A (zh) * 2015-05-11 2015-09-09 李广兵 一种高分子复合纳米铝粉的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB990706A (en) * 1963-02-11 1965-04-28 Ici Ltd New explosive compositions
CN104889387A (zh) * 2015-05-11 2015-09-09 李广兵 一种高分子复合纳米铝粉的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚二岗等: "全氟十四酸包覆纳米铝粉的制备及点火燃烧性能", 《火炸药学报》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110590483B (zh) * 2019-08-27 2021-09-03 南京理工大学 含氟化合物包覆微纳米铝粉的制备方法
CN110480004B (zh) * 2019-08-29 2021-11-09 南京理工大学 水热法制备碳包覆纳米铝粉的方法
CN110480004A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 南京理工大学 水热法制备碳包覆纳米铝粉的方法
CN111421132A (zh) * 2019-11-11 2020-07-17 殷柳 一种铝粉防护方法
CN111423293A (zh) * 2019-11-11 2020-07-17 殷柳 一种提升含能材料中铝粉有效反应率的方法及产品
CN111574314A (zh) * 2020-05-21 2020-08-25 中国科学院兰州化学物理研究所 利用氟代烷基化合物改性铝粉以提高稳定性和燃烧性能的方法
CN111574314B (zh) * 2020-05-21 2021-09-14 中国科学院兰州化学物理研究所 利用氟代烷基化合物改性铝粉以提高稳定性和燃烧性能的方法
CN113265163A (zh) * 2021-05-15 2021-08-17 深圳华城新材料科技有限公司 一种金属及非金属颜料的表面包覆方法
CN113603987A (zh) * 2021-07-28 2021-11-05 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种改性铝/含氟高分子复合物及其制备方法
CN113603987B (zh) * 2021-07-28 2022-07-26 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种改性铝/含氟高分子复合物及其制备方法
CN113637340A (zh) * 2021-08-12 2021-11-12 深圳华城新材料科技有限公司 用于金属颜料和/或非金属颜料的表面包覆材料生产方法及产品
CN113683471A (zh) * 2021-08-17 2021-11-23 武汉理工大学 一种聚偏氟乙烯包覆微米铝复合粉体及其制备方法
CN113953520A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 中南大学 改性铝粉、其制备方法及应用
CN113953520B (zh) * 2021-10-26 2022-09-06 中南大学 改性铝粉、其制备方法及应用
CN114751798A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 北京理工大学 一种氟化改性球形微/纳铝粉的溶剂悬浮制备方法
CN115246756A (zh) * 2022-08-01 2022-10-28 湖北航天化学技术研究所 一种Al-Li合金复合材料及其制备方法与应用
CN115246756B (zh) * 2022-08-01 2023-11-03 湖北航天化学技术研究所 一种Al-Li合金复合材料及其制备方法与应用
CN116854546A (zh) * 2023-07-07 2023-10-10 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 一种氟化铁包覆纳米铝的复合粒子制备方法
CN116854546B (zh) * 2023-07-07 2024-06-11 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 一种氟化铁包覆纳米铝的复合粒子制备方法

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