專利名稱：一種納米Al/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米含能復合材料的制備方法,具體涉及一種納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法。
背景技術：
金屬粉因可以增加能量、提高爆熱和作功能力、改善點火性能等優(yōu)點，在含能材料中得到了廣泛的應用。而Al粉因其高熱值、相對低的耗氧量和來源廣等優(yōu)點，成為炸藥和推進劑中首選的金屬燃燒劑。研究表明，Al粉的粒度和活性對推進劑的綜合性能有著較大的影響。粒徑越小，其比表面積越大，比表面能越高，在宏觀和微觀上表現出了新的、優(yōu)異的性能。因此超細Al粉，尤其是納米Al粉在含能材料中的應用研究是當前的熱點之一。國外有研究報道，在HTPB復合推進劑中加入20% Alex(ARGC)NIDE公司產品)，與同樣含量的普通鋁粉相比，燃燒效率可以提高70%。但隨著粒徑的減小也存在一些弊端，如納米Al粉極易氧化、團聚和相容性差等。目前，用于解決納米Al極易氧化和團聚的方法主要是對其表面進行包覆。主要包括炭包覆、過渡金屬包覆、金屬氧化物包覆、有機酸包覆、環(huán)氧化合物包覆等。這些包覆方法在一定程度上阻止了納米Al的氧化，提高了納米Al的活性，但所使用的包覆材料均非推進劑的配方成分，不僅影響其與推進劑其他組分的相容性，而且會嚴重制約推進劑的綜合性能。因此，采用炸藥和推進劑固有配方成分對納米Al進行表面包覆被認為是提高推進劑綜合性能的關鍵所在。黑索金(RDX)，化學名環(huán)三亞甲基三硝胺，化學式(CH2NNO2) 3，是一種性能優(yōu)良的高能炸藥。由于原料來源廣泛，幾乎不受自然資源的限制，具有威力大，猛度高，化學安定性好等優(yōu)點，廣泛應用于制造雷管、傳爆藥和導爆索。由RDX制成的混合炸藥可以用于地雷、魚雷、水雷等爆炸威力大的武器裝備的裝藥。因其威力較大，人們形象的稱之為“旋風炸藥”。此外，高含量RDX的推進劑具有較高的比沖和火藥力，燃燒溫度低，且能夠實現無煙化。如果將RDX引入含能復合材料體系，制備納米A1/RDX復合粒子，既能有效阻止納米Al的氧化，提高納米Al的活性和分散性，又能改善組分之間的相容性，因此納米A1/RDX復合粒子的制備具有極大的實用意義。楊毅等(楊毅，徐建華，羅付生，韓愛軍，李鳳生.火炸藥學報，2002，1:29-32.)采用物理研磨法制備了 RDX/ A I超細復合粒子，并考察了不同粒徑的微米Al粉對復合粒子性能的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，克服了現有方法中引入非配方成分包覆存在的潛在影響，選用推進劑的配方成分RDX對制備出的納米Al粉原位直接進行包覆，表面RDX層有效的解決了納米Al的極易氧化的難題，能夠有效地防止納米Al粉的氧化，提高納米Al的活性和與推進劑其他組分的相容性。
本發(fā)明首先采用化學法制備納米Al粉，然后采用溶劑-反溶劑法原位將RDX包覆在納米Al的表面。利用RDX對Al粉的包覆，可解決納米Al表面被氧化的難題；同時，RDX為配方的主成分，可改善復合粒子由應用體系中其他組分相容性問題。本發(fā)明的技術方案為:一種納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，包括以下步驟:⑴前驅物的制備:利用化學法合成AlH3.NR1R2R3前驅物；⑵納米Al的生成:催化分解前驅物，得到納米Al粒子；(3)納米A1/RDX復合粒子的制備:采用溶劑-反溶劑法，原位用析出的RDX對制備出的納米Al直接包覆，合成納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子。所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，具體的步驟為:
(1)前驅物的制備:在一定溫度下，將無水AlCl3分散于有機溶劑中，在攪拌下將叔胺NR1R2R3滴加到上述分散液中，直至固態(tài)的AlCl3逐漸溶解；隨后將適量的LiAlH4加入前述溶液中，繼續(xù)攪拌反應，離心分離得到上層AlH3.NR1R2R3清液。總的反應方程式如下: AlCl3 + ANR1R2R3 + 3LiAlH4 — 4A1H3.NR1R2R3 + 3LiCl
(2)納米Al粒子的制備JfAlH3.NR1R2R3溶液放入帶有恒壓分液漏斗的三頸燒瓶中，將RDX的飽和溶液放入恒壓分液漏斗中，接入舒?zhèn)愄鼐€；惰性氣氛保護下，攪拌AlH3.NR1R2R3溶液并加熱到一定溫度，加入四價鈦鹽催化劑，反應體系瞬間變黑，并伴有氣體冒出，納米Al生成。反應式如下:
權利要求
1.一種納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，包括以下步驟:(1)前驅物的制備:利用化學法合成AlH3 ^NR1R2R3前驅物；(2)納米Al的生成:催化分解前驅物，得到納米Al粒子；(3)納米A1/RDX復合粒子的制備:采用溶劑-反溶劑法，原位用析出的RDX對制備出的納米Al直接包覆，合成納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子。
2.根據權利要求1所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于，所述的方法具體步驟如下: (1)前驅物的制備: 在一定溫度下，將無水AlCl3分散到有機溶劑中，攪拌狀態(tài)下將叔胺NR1R2R3滴加到上述分散液中，直至固態(tài)的AlCl3溶解后將適量的LiAlH4加入到前述溶液中，繼續(xù)攪拌反應，離心分離，收集上層清液，得到所需的前驅物AlH3.NR1R2R3溶液； (2)納米Al的生成: 將AlH3.NR1R2R3溶液放入帶有恒壓分液漏斗的三頸燒瓶中，將RDX飽和溶液放入恒壓分液漏斗中，接入舒?zhèn)愄鼐€；惰性氣氛下，攪拌AlH3.NR1R2R3溶液并加熱到一定溫度，加入四價鈦鹽催化劑，納米Al生成； (3)納米A1/RDX復合粒子的制備: 步驟2)中納米Al生成后，維持攪拌狀態(tài)，待反應體系溫度降為室溫后，將恒壓分液漏斗中的RDX飽和溶液滴加到三頸燒瓶中，維持攪拌，產物真空干燥，得到核-殼結構的Al/RDX復合粒子。
3.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的一定的溫度為室溫-200°C。
4.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的有機溶劑為四氯化碳、苯、乙醇、甲醇、甲苯、乙醚、氯仿、二硫化碳或乙酸甲酯。
5.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的叔胺化合物為 N (Et) 3、N (CH3) 3、N ((CH3)2C2H5)或 N (C4H8)CH315
6.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的繼續(xù)攪拌反應時間為2-24h。
7.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟⑵中所述的RDX飽和溶液的溶劑為丙酮、環(huán)己烷、環(huán)己酮、二甲亞砜、N，N-二甲基甲酰胺或環(huán)戊酮。
8.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的一定溫度為室溫-200°C。
9.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的催化劑為鈦酸四異丙酯，鈦酸四丁酯或四氯化鈦。
10.根據權利要求2所述的納米A1/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的RDX飽和溶液與AlH3.NR1R2R3溶液體積比為1: 100-1:1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米Al/RDX核-殼結構含能復合粒子的制備方法，包括三步(1)前驅物的制備利用化學法合成AlH3·NR1R2R3前驅物；(2)納米Al的生成在一定溫度下，催化分解前驅物，得到納米Al粒子；(3)納米Al/RDX復合粒子的制備原位采用溶劑-反溶劑法，用析出的RDX對制備出的納米Al直接包覆，合成納米Al/RDX核-殼結構含能復合粒子。本發(fā)明采用推進劑主成分氧化劑RDX原位對生成的納米Al直接包覆，可有效阻止納米Al的氧化，保持了納米Al的活性；同時，表面的RDX為應用體系的配方組分，納米復合粒子之間的協(xié)同效應可改善納米Al粒子與其他組分的相容性。
文檔編號B22F9/30GK103182505SQ20121058492
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權日2012年12月30日
發(fā)明者馬振葉, 趙鳳起, 徐娟, 徐司雨, 肖立柏, 儀建華, 查明霞 申請人:南京師范大學, 西安近代化學研究所