CN219342048U - 一种含能材料的气相沉积包覆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含能材料的气相沉积包覆装置，其特征在于，包括包覆材料处理系统、包覆系统和真空系统，所述包覆材料处理系统包括汽化室、预热室、裂解室，所述汽化室、预热室、裂解室依次分布在同一段不锈钢管的不同位置；汽化室、预热室、裂解室分别设有加热装置A、加热装置B、加热装置C；所述包覆系统包括包覆室、真空室、电动机，包覆室置于真空室内部，包覆室一端与裂解室连接、另一端与电动机；所述真空系统包括冷凝器和真空泵组，冷凝器与真空室支口连接。该装置可以包覆不同颗粒度的三氢化铝，满足推进剂配方对三氢化铝抗湿热环境的要求，亦可用于包覆其他的金属氢化物、高能氧化物等含能材料。

Description

一种含能材料的气相沉积包覆装置

技术领域

本实用新型属于含能材料制备技术领域，具体涉及一种含能材料的气相沉积包覆装置。

背景技术

三氢化铝不仅可以作为固体推进剂及液体胶态推进剂中的高能添加剂，同时也是固液推进剂中的重要高能组分。从组成及结构上看，三氢化铝由Al和H通过高度极化的共价键相连，属于共价型化合物，整体表现为缺电子性。在三氢化铝晶体中，Al原子通过共用H原子中的电子形成Al-H-Al桥键而成为一个整体，由于晶胞中桥键排列的不同就形成了具有不同稳定性的晶体，如ɑ、β、γ等晶型，其中ɑ型最稳定，也最具有实用价值（如无明确说明，后续所述三氢化铝均为ɑ-三氢化铝）。由此可知，要从根本上解决三氢化铝在高能固体推进剂长期存放过程中吸湿增重难题，需要从两方面着手研究。首先从合成角度考虑，必须合成出高纯度的ɑ-AlH₃，且晶体比较规整密实，表面光滑，缺陷少。其次，三氢化铝合成出来后，由于其整体表现为缺电子性，表面容易积聚含N、O、P、S等基团的强电子给予体或化合物，因此产品在干燥后，最好直接进行惰性氛围储存或包覆处理，以防止如水等强极性组分吸附表面而产生缓慢分解，这就需要开发三氢化铝的相应包覆技术。

常理而言，包覆的材料、方法有很多，通过适当的选择，可以包覆任何种类、任何形状的物质，且可以达到某种要求，但事实上却都存在着不同程度的困难。对于三氢化铝这种存在湿热不稳定的含能材料而言，包覆的方法就更具有挑战性。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种含能材料的气相沉积包覆装置，该装置具有安全可靠、工艺流程短、设备投入少、包覆效果好等特点，能够有效解决含能材料遇湿热缓慢分解、与推进剂中活性组分相容性差等应用难题；可用于金属氢化物、高能氧化物等含能材料，尤其是三氢化铝。

本实用新型采用如下的技术方案：

一种含能材料的气相沉积包覆装置，其特征在于，包括包覆材料处理系统、包覆系统和真空系统，所述包覆材料处理系统包括汽化室、预热室、裂解室，所述汽化室、预热室、裂解室依次分布在同一段不锈钢管的不同位置；汽化室、预热室、裂解室分别设有加热装置A 、加热装置B、加热装置C ；所述包覆系统包括包覆室、真空室、电动机，包覆室置于真空室内部，包覆室一端与裂解室连接、另一端与电动机；所述真空系统包括冷凝器和真空泵组，冷凝器与真空室支口连接。

优选的，所述加热装置A 、加热装置B 和加热装置C 为电阻丝加热，电阻丝由自耦变压器调节电压控制。

优选的，汽化室、预热室、裂解室的长度比为1:1:4，不锈钢管的内径为45mm-60mm。

优选的，包覆室与真空室的内径比例为1:1.1-1:1.5。

本实用新型装置的使用方法是：将包覆材料如对苯撑二甲苯等放在玻璃皿中，置于汽化室内，将含能材料放入包覆室内，关闭系统，启动电机，开始抽真空，同时加热不锈钢管的汽化室、预热室、裂解室于相应温度，正常的使用条件为汽化室温度100℃-200℃，预热室温度为300℃-400℃，裂解室温度为600℃-700℃，真空度为5Pa-200Pa，包覆室温度为室温。在上述条件下，包覆材料发生汽化、裂解、聚合的变化。以对苯撑二甲苯为包覆材料为例，整个过程可用如下方程式表示：

经过上述过程后，包覆材料到达包覆室，沉积于含能材料表面，达到包覆的目的。此过程中，可调节包覆室的转动速率、汽化室的包覆材料用量及包覆时间等参数来控制含能材料表面的成膜厚度、成膜均匀度，以实现含能材料抗湿、耐老化、耐溶剂侵蚀等性能。

在实际包覆三氢化铝等含能材料的应用中，本实用新型装置具有以下优点：

（1）三氢化铝在高温、潮湿空气等条件下容易分解，并发生着火事故，该实用新型装置通过抽真空、室温气相沉积包覆等，克服了以上难题，使得三氢化铝后处理更加安全可靠。

（2）本实用新型装置工艺流程短、设备简单，通过快速升温汽化包覆材料，即可达到气相沉积成膜的目的。

（3）本实用新型装置具有工业化应用的前景。

附图说明

图1为含能材料的气相沉积包覆装置示意图；

图2为真空室与包覆室的剖面示意图；

图中：Ⅰ-包覆材料处理系统，Ⅱ-包覆系统，Ⅲ-真空系统，1-汽化室，2-预热室，3-裂解室，4-包覆室，5-真空室，6-电动机，7-冷凝器，8-电子真空计，9-真空泵，10-温度计，11-真空室支口，12-含能材料；13-加热装置A；14-加热装置B；15-加热装置C。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本实用新型作进一步说明，以下实施例只是描述性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，一套气相沉积包覆三氢化铝最大量为500g的装置图，具体参数为：汽化室1、预热室2、裂解室3的总长度为1200mm的不锈钢管，三段区域的比例为1:1:4，不锈钢管的内径为60mm，汽化室1、预热室2、裂解室3分别通过电阻丝加热，电阻丝由自偶变压器调节电压控制；真空室5、包覆室4的内径分别为300mm、350mm，其中真空室5通过支口11与真空系统相连，包覆室4置于真空室5内部，分别与加热不锈钢管和电动机6通过密封垫圈相连；电动机6的转速由调速器控制，转速范围控制在10 r/min-200 r/min为宜；真空系统由冷凝器7、电子真空计8、真空泵9组成，真空度控制在5Pa-200Pa为宜，冷凝器7温度控制在-10℃-5℃为宜；包覆材料如对苯撑二甲苯放入玻璃皿并置于气化室1内，通过温度计10观察具体温度，三氢化铝物料置于包覆室4内，通过控制电动机6转速不断的翻转，达到包覆的目的。

以100g三氢化铝为例，具体工艺流程为：将5g对苯撑二甲苯放入玻璃皿并置于汽化室1，将100g三氢化铝物料放入包覆室4，密封系统，并开启电动机6和真空泵9；当真空度达到100pa时，启动电阻丝加热，分别控制汽化室1、预热室2、裂解室3的温度在150℃、250℃、550℃左右，在这一过程中，包覆材料会发生汽化，并裂解为大量自由基

，自由基进入包覆室4后，在冷的三氢化铝物料表面聚合成膜，通过调节电动机6的转速及包覆时间控制包覆膜的厚度及均匀度，以实现三氢化铝的不同包覆形式。

本实用新型的气相沉积包覆装置可以包覆不同颗粒度的三氢化铝，满足推进剂配方对三氢化铝抗湿热环境的要求，亦可用于包覆其他的金属氢化物、高能氧化物等含能材料。

Claims (4)

1.一种含能材料的气相沉积包覆装置，其特征在于，包括包覆材料处理系统、包覆系统和真空系统，所述包覆材料处理系统包括汽化室（1）、预热室（2）、裂解室（3），所述汽化室（1）、预热室（2）、裂解室（3）依次分布在同一段不锈钢管的不同位置；汽化室（1）、预热室（2）、裂解室（3）分别设有加热装置A（13）、加热装置B（14）、加热装置C（15）；所述包覆系统包括包覆室（4）、真空室（5）、电动机（6），包覆室（4）置于真空室（5）内部，包覆室（4）一端与裂解室（3）连接、另一端与电动机（6）；所述真空系统包括冷凝器（7）和真空泵组（9），冷凝器（7）与真空室支口（11）连接。

2.根据权利要求1所述的气相沉积包覆装置，其特征在于，所述加热装置A（13）、加热装置B（14）和加热装置C（15）为电阻丝加热，电阻丝由自耦变压器调节电压控制。

3.根据权利要求1所述的气相沉积包覆装置，其特征在于，汽化室（1）、预热室（2）、裂解室（3）的长度比为1:1:4，不锈钢管的内径为45mm-60mm。

4.根据权利要求1所述的气相沉积包覆装置，其特征在于，包覆室（4）与真空室（5）的内径比为1:1.1-1:1.5。

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