[发明专利]一种Al/Cu2O/PFPE复合含能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料及其制备方法，涉及含能材料领域，所述Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料由Al、Cu₂O、PFPE三种材料组成。其制备方法为取PFPE溶于其良溶剂中，搅拌一定时间，制备得到PFPE溶液；再取不同比例的Al粉和Cu₂O粉分散于PFPE溶液中，球磨一定时间，制备得到Al/Cu₂O浆料；再将所得浆料转移至通风橱中，待溶剂挥发完毕，即可制备得到Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料。本发明制备的Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料具有燃烧反应活性强，放热峰面积大的特点。本发明制备方法简单，生产成本低，环境友好，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及含能材料领域，尤其涉及一种Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料及其制备方法。

背景技术

金属铝粉作为含能材料由于其高燃烧焓、低耗氧量而作为添加剂广泛应用于推进剂中。然而由于铝还原性强，铝粉在空气中表面会迅速氧化形成一层致密的氧化铝保护层，从而降低了铝粉的反应活性。而且目前所使用的铝粉在燃烧过程中容易在燃烧面上互相熔联形成凝滴，增大铝粉的点火延迟与燃烧时间，从而降低燃烧效率，同时也可能出现对固体火箭发动机的绝热层和喷管的烧蚀问题。

为了提高铝粉的反应活性，提升其燃烧效率，通过对铝粉表面包覆有机物或金属氧化物能有效提升铝粉的反应动力学，成为铝粉改性的一种重要途径。氟化物包覆铝粉作为一种新型含能材料是最近的研究热点之一。由于铝氟键具有极高的生成焓，而且能够在低于铝熔点的温度下与铝粉表面的钝化层发生预点火反应(PIR)，破坏钝化层壳体，使得活性铝能够提前与氧接触，从而降低铝粉的点燃温度，提升其燃烧效率。

MCCOLLUM等研究了全氟聚醚(PFPE)对铝粉燃烧性能的影响(Mccollum J,PantoyaM L,Iacono S T.ACS Applied Materials&Interfaces,2015,7(33):

18742-18749)。将PFPE与不同的氧化物(CuO和MoO₃)和Al粉混合。结果显示Al/MoO₃/PFPE体系的燃烧效率随着PFPE含量的增加而提高，然而Al/CuO/PFPE体系则相反。实验中观察到含CuO体系中AlF₃形成的量下降，但含MoO₃样品中AlF₃形成的量则增加。这表明Al更倾向于与Cu₂O反应生成Al₂O₃，从而削弱PFPE在PIR中的作用。

尽管目前有关于Al/Cu₂O铝热系统的相关研究(Egan G C,Sullivan K T,Olson TY,et al.Journal of Physical Chemistry C,2016,120(51):29023-29029)，但尚未见到双功能化的Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料的相关报道。因此，本领域的技术人员致力于研究一种简单高效的Al/Cu₂O/PFPE复合含能材料的制备方法，该方法对制备出反应活性强、燃烧效率高的改性铝粉金属燃料具有重要的研究意义。

现有技术中铝粉在燃烧过程中容易在燃烧面上互相熔联形成凝滴，增大铝粉的点火延迟与燃烧时间，从而降低燃烧效率，同时也可能出现对固体火箭发动机的绝热层和喷管的烧蚀问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种反应活性强、燃烧效率高的改性铝粉金属燃料及其制备方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是铝粉在燃烧过程中容易在燃烧面上互相熔联形成凝滴，增大铝粉的点火延迟与燃烧时间，从而降低燃烧效率的问题。