一种Al@Cu(OH)F复合粒子及其制备方法

本发明涉及复合含能材料，具体为一种al@cu(oh)f复合粒子及其制备方法。

背景技术：

1、含能材料(energetic materials，ems)是一类自身体系中含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物，在受到撞击、摩擦和静电等外部因素刺激下能够独立地进行快速化学反应并释放所储存化学能的物质。按其作用方式可大体分为推进剂、炸药、烟火剂等，按体系组成又可分为单分子含能材料和复合含能材料。对高能武器的追求一直是世界军事研究领域的一个热点，而金属铝(al)因其丰富的地球资源、高能量密度和低毒性在当今含能材料中发挥着重要的作用。例如，铝粉作为金属燃料被广泛应用于固体复合推进剂中，具有高理想比冲、低耗氧、燃烧放热率高的优点。

2、尽管有这些优点，但铝粉在制备和储存过程中不可避免地会发生氧化，形成一层致密的氧化铝壳层(厚度为2-5nm)。氧化铝壳的熔点(2072℃)比铝高得多(660℃)。因此，氧化铝壳的存在显著提高了铝粉的点火温度，阻碍了al的扩散，降低了相应的燃烧效率和放热量。此外，氧化铝外壳在推进剂燃烧过程中会引起铝粉的不完全燃烧和颗粒团聚，从而严重影响推进剂的性能。

3、当将含氟聚合物等含氟材料与微米铝粉复合，由于预燃烧反应，反应性可以显著提高。含氟聚合物低温分解释放的氟化氢或氟碳自由基会蚀刻al2o3并产生更易挥发的alf3，从而显著降低反应势垒。关于含氟材料，以前的研究大多集中在含氟聚合物上，如聚四氟乙烯(ptfe)和聚偏二氟乙烯(pvdf)，或小分子有机氟化物。无机金属氟化物与已被广泛研究的含氟聚合物和金属氧化物不同，尽管从热力学角度来看其也有可能发挥同样的氟化剂作用，但长期以来一直被忽视。使用金属氟化物改性，具有更低的点火温度和更低的静电敏感性，尽管有这些潜在的优势，但由于许多过渡金属氟化物的吸湿性，使得它们难以处理或储存。

4、因此，仍然需要开发制备一种复合粒子，这对改善μal的点火燃烧效率有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种al@cu(oh)f复合粒子及其制备方法，通过对微米al进行表面改性处理，来提升微米al粉(μal)的点火燃烧效率。此外，该制备方法简单、重复性好、成本低、技术要求简单，更适合应用于工业生产。

2、为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

3、一种al@cu(oh)f复合粒子的制备方法，该复合粒子由cu(oh)f包覆微米al粉组成，包括以下步骤：

4、(1)先将cu(oh)f超声分散于无水乙醇中，加入微米al粉后再超声分散，得到混合溶液；

5、(2)将步骤(1)所述混合溶液进行真空抽滤，抽滤后的固体物质干燥、研磨后得到al@cu(oh)f复合粒子。

6、较佳的，cu(oh)f的粒径为50～300nm。

7、较佳的，cu(oh)f通过如下步骤制备：以三水硝酸铜、尿素、氟化钠、去离子水为原料，通过水热反应，再将产物离心、干燥、研磨后制得cu(oh)f；其中，三水硝酸铜、尿素和氟化钠的质量比为36：9：32；水热反应温度为95℃，时间为4h，升温速率为5℃/min。

8、具体的，离心时，离心速率为8000rpm，离心时间为3min。

9、具体的，干燥温度为65℃，干燥时间为12h。

10、较佳的，微米al粉的平均粒径为5μm(d50＝5μm)。

11、较佳的，cu(oh)f与al粉的质量比为1～5％。

12、较佳的，步骤(1)中，加入cu(oh)f后超声分散10min，加入al粉后超声分散20min。

13、较佳的，步骤(2)中，干燥温度为60℃，干燥时间为6h。

14、与现有技术相比，本发明至少具有下列优点：

15、(1)本发明首次以cu(oh)f制备al@cu(oh)f复合粒子，来提升微米al粉的点火燃烧效率。

16、(2)本发明制备方法简单、原料价格低廉、重复性好、技术要求低，使其更适合应用于工业生产，且制备的产品在应用于固体复合推进剂中有较大的发展前景。

17、(3)本发明制备的al@cu(oh)f复合粒子相比于μal，在较低温度下实现了预点火，降低了反应温度，改善了微米铝粉的点火燃烧性能，并且其氧化增重特性相比于μal显著提升。

18、上述说明仅是本发明技术方案的概述，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

技术特征：

1.一种al@cu(oh)f复合粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，cu(oh)f的粒径为50~300nm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，cu(oh)f通过如下步骤制备：以三水硝酸铜、尿素、氟化钠、去离子水为原料，通过水热反应，再将产物离心、干燥、研磨后制得cu(oh)f；其中，三水硝酸铜、尿素和氟化钠的质量比为36：9：32；水热反应温度为95 ℃，时间为4 h，升温速率为5 ℃/min。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，离心时，离心速率为8000 rpm，离心时间为3min。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，干燥温度为65 ℃，干燥时间为12 h。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，微米al粉的平均粒径为5 μm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，cu(oh)f与al粉的质量比为1~5%。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，加入cu(oh)f后超声分散10 min，加入al粉后超声分散20 min。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，干燥温度为60 ℃，干燥时间为6h。

10.如权利要求1-9任一所述的方法制备的al@cu(oh)f复合粒子，其特征在于，该复合粒子由cu(oh)f包覆微米al粉组成。

技术总结本发明公开了一种Al@Cu(OH)F复合粒子及其制备方法。该复合粒子由Cu(OH)F包覆微米Al粉组成，其步骤为：先将Cu(OH)F超声分散于无水乙醇中，加入微米Al粉后再超声分散，得到混合溶液；将所述混合溶液进行真空抽滤，抽滤后的固体物质干燥、研磨后得到Al@Cu(OH)F复合粒子。本发明制备的Al@Cu(OH)F复合粒子相比于μAl，在较低温度下实现了预点火，降低了反应温度，改善了微米铝粉的点火燃烧性能，并且其氧化增重特性相比于μAl显著提升。技术研发人员：周翔,刘佳明受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11