[发明专利]不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒及其制备方法，在低温下将微纳米铝粉或硼粉浸泡在溶剂中，在0～25℃下加入第一单体，再加入第二单体，保护气体氛围下先在0～5℃反应0.5～2h，之后在50～120℃反应得到反应液，卤素与第二单体发生亲核取代反应，醛基与第二单体发生缩聚反应，氨基与第二单体发生催化偶联反应，将反应液中的产物分离后干燥，得到不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒。该含能有机聚合物包覆微纳米颗粒不溶于水和有机溶剂，避免了浸泡后会缓慢分解，稳定性较差的问题，分散性好，解决了微纳米铝、硼颗粒表面易氧化、燃烧反应所需温度高的问题。

技术领域

本发明涉及含能材料技术领域，具体为不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

铝粉作为一种含能材料，具有能量密度高，易点火等特点，微纳米尺寸铝粉已在某些配方中大量应用，展现出优异的性质。硼粉因其较高的质量热值和体积热值成为高能含硼富燃料固体推进剂的首选添加剂。但是铝粉和硼粉在空气中会被氧气缓慢氧化，生成一层致密的三氧化二铝或三氧化二硼外壳，当氧化层达到一定厚度时，会阻碍其内部继续氧化。然而，氧化层在燃烧过程中对能量无贡献，还会使得内层的铝、硼的燃烧变得困难。纳米级铝、硼粉在长时间储存后，其中氧化物的质量分数可达50％，严重影响其应用性能。

为了延缓铝粉和硼粉表层的氧化失活，研究者们多采用表面包覆技术，在微纳米颗粒表面包覆一层薄膜以形成具有核壳结构的微纳米复合材料，来改善表面化学特性。目前的包覆材料有含能包覆剂(如硝化棉)、含氟聚合物(如氟橡胶)、金属氧化物、惰性聚合物等。

文献《氟橡胶包覆层对纳米铝粉性能的影响研究》(兵工学报,2019,40(08):1611-1617)提到一种含氟聚合物包覆纳米铝粉的方法，以乙醇溶液作为分散相，用电爆法制备了纳米铝粉胶体，然后在新制胶体中加入含有一定量氟橡胶的乙酸乙酯稀溶液，强力搅拌10分钟后超声1小时，为了保证纳米铝粉表面被氟橡胶完全包覆，超声后搅拌24小时。最后再将胶体敞口搅拌至挥发，得到氟橡胶包覆改性的纳米铝粉。该方法制备的纳米铝粉形貌规整，粒度分布均匀，包覆度好，比表面积高，但制备过程中需要1500V的工作高压，使铝丝爆炸再凝结并分散，操作条件苛刻，放大试验存在风险。

文献《超细硼粉的3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚包覆研究》(含能材料,2005,13(03):185-188)公开了一种含能有机聚合物PBT包覆硼粉的方法。该方法通过超声波分散采用PBT对硼粉进行包覆处理，包覆后的硼粉酸性明显减弱，燃烧效率明显提高，而且B/PBT与丁羟的粘度比无定形硼粉与丁羟的粘度低。由于PBT表面包覆的不均匀，导致再加入微米级AP后粘度增大。

文献《PDA包覆铝粉及其在HTPB中的分散稳定性》(火炸药学报,2017,40(3):60-63)报道了在pH为8.5的缓冲溶液中使多巴胺在微米铝粉表面聚合为聚多巴胺，从而制备核壳结构复合材料的方法，所制备核壳结构的Al@PDA在HTPB中的分散稳定性优于普通铝粉。但聚多巴胺为不含能聚合物，会降低配方整体能量，并且聚多巴胺实为寡聚物，在水中浸泡后会缓慢分解，稳定性较差。

综上所述，现有技术在微纳米颗粒表面包覆薄膜时存在以下三个问题：第一，操作条件苛刻、放大试验存在风险；第二，表面包覆的不均匀；第三，降低配方整体能量，并且聚多巴胺实为寡聚物，在水中浸泡后会缓慢分解，稳定性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒及其制备方法，操作简便，在合成含能有机聚合物的过程中即可完成微纳米颗粒的包覆，获得的含能有机聚合物包覆微纳米颗粒不溶于水和有机溶剂，分散性好，解决了纳米铝、硼颗粒易氧化、反应温度高的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：

不溶性含能有机聚合物包覆微纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：