CN110724020A - 一种铜基悬浮液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜基悬浮液，含能材料领域，由铜基粉体、聚乙烯醇、硼酸和水组成。其制备方法为：将一定量的聚乙烯醇和硼酸溶于水，混合均匀后加入氧化铜或铜粉，搅拌反应一定时间后冷却至室温即得铜基悬浮液。采用本发明方法制备的铜基悬浮液，具有较宽的粉体含量范围、较好的耐沉降性能以及溶剂易去除等特点，可以为叠氮化铜、铜基烟火药提供氧化铜和铜粉前体。

Description

一种铜基悬浮液及其制备方法
技术领域
本发明属于含能材料领域，具体涉及铜基悬浮液及其制备方法，在起爆药叠氮化铜、铜基烟火药中具有广泛的应用前景。
背景技术
现代战争对武器系统提出了越来越高的要求，实现武器弹药的小型化和智能化成为主要关注焦点之一，而微小型火工序列是主要技术途径。目前火工序列中常采用的起爆药剂有叠氮化铅、斯蒂芬酸铅、二硝基重氮酚、高氯酸-四氨-双(5-硝基四唑)合钴、高氯酸三碳酰肼合镉、高氯酸三碳酰肼合锌、碱式苦味酸铅与叠氮化铅共沉淀物。与其他起爆药相比，叠氮化铜具有极限起爆药量低、输出能量大、绿色环保等优势。
但是叠氮化铜异常敏感，导致其长期以来应用一直受到限制。随着MEMS技术的发展，以叠氮化铜为基的微装药技术受到了越来越多的关注。目前制备叠氮化铜的方法包括叠氮化钠与铜盐的复分解反应法、氧化铜或铜的叠氮酸化法。而采用氧化铜或铜的叠氮酸化法具有原材料易得、反应转化可控、便于原位制备等优点，非常适合于采用3D打印的微装药技术。铜基粉体具有较大的密度，特别是铜粉密度达8.9g/cm3,在溶液中极易沉降导致密度偏差、堵塞打印喷头，因此设计具有合理流变特性的铜基悬浮液具有重要应用价值。
发明内容
本发明提供一种铜基悬浮液及其制备方法。采用本发明方法制备的铜基悬浮液，具有较宽的粉体含量范围、较好的耐沉降性能以及溶剂易去除等特点，可以为叠氮化铜、铜基烟火药提供氧化铜和铜粉前体。
本发明更具体的技术方案如下：
(1)铜基悬浮液组成
本发明所述的铜基悬浮液，铜基粉体材料可以是氧化铜(CuO)、铜(Cu)；液相基质为水，含有一定比例的聚乙烯醇和硼酸。
铜基粉体的质量分数为10％～50％。
聚乙烯醇的质量分数为2％～10％。
硼酸的质量分数为0.1％～1％。
(2)制备过程
本发明的铜基悬浮液制备方法，具体制备过程是：将一定量的聚乙烯醇和硼酸溶于水，混合均匀后加入氧化铜或铜粉，搅拌反应一定时间后冷却至室温即得铜基悬浮液。
所述铜基粉体的质量分数为10％～50％，聚乙烯醇的质量分数为2％～10％，硼酸的质量分数为0.1％～1％。
反应温度为室温～60℃，反应时间为5～30分钟。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本专利形成的铜基悬浮液，反应机制为聚乙烯醇和硼酸在水中形成高分子络合物，大幅提高了水溶液的粘度。采用本发明方法制备的铜基悬浮液，具有较宽的粉体含量范围、较好的耐沉降性能以及溶剂易去除等特点，可以为叠氮化铜、铜基烟火药提供氧化铜和铜粉前体。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：
将1.0g聚乙烯醇、0.01g硼酸溶于9.0g水中，混合均匀后加入1.0g氧化铜粉，60℃下搅拌5分钟，冷却至室温得到质量分数为10％的氧化铜粉悬浮液。
实施例2：
将0.5g聚乙烯醇、0.05g硼酸溶于7.0g水中，混合均匀后加入3.0g氧化铜粉，40℃下搅拌10分钟，冷却至室温得到质量分数为30％的氧化铜粉悬浮液。
实施例3：
将0.2g聚乙烯醇、0.10g硼酸溶于5.0g水中，混合均匀后加入5.0g氧化铜粉，室温下搅拌30分钟，得到质量分数为50％的氧化铜粉悬浮液。
实施例4：
将1.0g聚乙烯醇、0.05g硼酸溶于9.0g水中，混合均匀后加入1.0g铜粉，40℃下搅拌10分钟，冷却至室温得到质量分数为10％的铜粉悬浮液。
实施例5：
将0.5g聚乙烯醇、0.10g硼酸溶于7.0g水中，混合均匀后加入3.0g铜粉，室温下搅拌30分钟，得到质量分数为30％的铜粉悬浮液。
实施例6：
将0.2g聚乙烯醇、0.01g硼酸溶于5.0g水中，混合均匀后加入5.0g铜粉，60℃下搅拌30分钟，冷却至室温得到质量分数为50％的铜粉悬浮液。
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 (6)

1.一种铜基悬浮液，其特征在于，由铜基粉体、聚乙烯醇、硼酸和水组成。
2.根据权利要求1所述的一种铜基悬浮液，其特征在于，所述铜基粉体为氧化铜或铜。
3.根据权利要求1所述的一种铜基悬浮液，其特征在于，所述铜基粉体的质量分数为10％～50％，聚乙烯醇的质量分数为2％～10％，硼酸的质量分数为0.1％～1％。
4.一种铜基悬浮液的制备方法，包括权利要求1-3任一权利要求所述的铜基悬浮液，其特征在于，制备方法如下：将一定量的聚乙烯醇和硼酸溶于水，混合均匀后加入铜基粉体，搅拌反应一定时间后冷却至室温即得铜基悬浮液。
5.根据权利要求4所述的一种铜基悬浮液的制备方法，其特征在于，所述铜基粉体的质量分数为10％～50％，聚乙烯醇的质量分数为2％～10％，硼酸的质量分数为0.1％～1％。
6.根据权利要求4所述的一种铜基悬浮液的制备方法，其特征在于，反应温度为25～60℃，反应时间为5～30分钟。
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