含能铝纳米复合粒子制备与电化学性能

发布时间：2020-02-29 22:52

【摘要】：随着现代武器对于高效毁伤、快速突防等性能要求的不断提高,作为武器能量载体的含能材料也需要不断升级。纳米铝粉由于具备高活性、高热值以及高燃速等特性而成为制备新型纳米复合含能材料的重要成分,在固体推进剂及超级铝热剂等含能领域具有很大的发展前景,然而纳米铝粉表面极易被氧化而失去活性,因此对纳米铝粉进行表面包覆技术的研究尤为重要。本论文采用直流电弧等离子体法制备高活性纳米铝粉,在惰性气体保护下收集并用无水乙醇封存隔绝空气,用KH-550对其进行表面改性,以推进剂的有机组分端羟基聚丁二烯(HTPB)为包覆剂进行包覆,并以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂对包覆后的复合粒子进行固化,制备出包覆效果良好的具有核-壳结构的Al/HTPB复合粒子,复合粒子表面包覆层均匀致密,厚度约为4nm,FTIR和TG-DSC证明包覆层是固化的HTPB,复合粒子总放热量达到5.229KJ/g。分散性测试表明,HTPB包覆纳米铝粉改变了纳米铝粉的表面物理和化学特性,使纳米铝粉由疏油性变为亲油性,大大改善了复合粒子的防潮性和有机溶剂分散性,有利于提高纳米铝粉与推进剂组分间的相容性。为了实现高活性纳米铝粉在超级铝热剂上的应用,在HTPB包覆纳米铝粉的基础上,以Fe(NO3)3·9H2O乙醇溶液为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了Fe2O3/HTPB/Al纳米复合含能材料。XRD分析表明复合粒子中含有金属铝,TEM显示纳米铝粉呈球形或准球形,粒径约为40nm,被氧化铁粒子紧密包覆,纳米铝粉在氧化铁粒子中分布较为均匀,未出现严重团聚；FTIR显示复合粒子中存在Fe203和HTPB;BET分析表明Fe2O3/HTPB/Al纳米复合含能材料的比表面积为24.842m2/g,孔径为5.44nm,HTPB的存在一定程度上降低了材料的比表面积。但受制备溶胶-凝胶过程中的高温和低pH值影响,复合粒子中的铝纳米粒子受到腐蚀,因此还需要对工艺进行改进。利用喷雾造粒制备了HTPB包覆高活性Al纳米粒子,表征分析显示HTPB包覆可有有效的制备高质量微米尺寸组装粒子,包覆层可以有效的防止外界氧气渗透而与活性铝反应,因此可以有效延长存储时间。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ450;TB383.1

【参考文献】

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3 朱宝忠;李浩;史少辉;孙运兰;;纳米铝粉在水蒸气中的燃烧特性[J];燃烧科学与技术;2014年04期

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5 李鑫;赵凤起;仪建华;罗阳;姚二岗;姜涵雨;;国内外纳米铝粉表面包覆改性研究进展[J];材料保护;2013年12期

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9 林峰;蒋燕麟;文永鹏;张健伟;;直流电弧等离子体制备纳米粉技术及其应用[J];大众科技;2012年01期

10 王毅;李凤生;姜炜;张先锋;郭效德;;Fe_2O_3/Al纳米复合铝热剂的制备及其反应特性研究[J];火工品;2008年04期

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1 郭连贵;核/壳结构纳米铝粉的制备及其活性变化规律的研究[D];华中科技大学;2008年

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本文编号：2583868