[发明专利]一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物及其制备方法和应用，属于推进剂燃料技术领域。所述复合物的主原料组成及其质量分数如下：微米铝粉19～37.5％，聚叠氮缩水甘油醚25～52％，全氟辛酸20～42％，辅助原料为溶剂THF或DMF、氢氟酸水溶液、催化剂对甲苯磺酸和带水剂甲苯。所述复合物通过聚叠氮缩水甘油醚的端羟基与全氟辛酸的羧基进行酯化反应生成聚叠氮醚全氟辛酯，再将聚叠氮醚全氟辛酯通过氢氟酸的腐蚀作用包覆在微米铝粉上制备；所述复合物可作为金属燃料用于含GAP的固体推进剂或炸药中，所述复合物中包裹微米铝粉的聚叠氮醚全氟辛酯自身含能，与粘结剂相容性好，可提高推进剂或炸药的能量和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物及其制备方法和应用，属于推进剂燃料技术领域。

背景技术

铝粉因为其燃烧热值高、价格低廉、储能丰富而广泛应用于火炸药和推进剂领域。纯铝粉在制备过程中容易被空气氧化，在铝粉表面形成高熔点(2050℃)氧化铝外壳，在火炸药爆炸或推进剂燃烧过程中，氧化铝壳层会增加点火时间，减少铝粉的能量效率，最后导致火炸药和推进剂总体能量的降低。

为了降低铝粉的点燃温度，提高铝粉的燃烧效率，研究人员通常采用纳米化技术、球磨和表面包覆来改性铝粉。纳米铝粉有较高的反应活性但其有效铝含量低，燃烧热低。球磨后的铝粉虽然点燃温度降低，但其形貌变化较大，由球型变成扁平状，不利于固体推进剂及炸药的加工应用。有机氟化物的热分解产物可以与铝粉表面的氧化铝外壳发生预点火反应，能极大加快铝粉的能量释放速率，减少铝粉燃烧过程的团聚，因此通常在铝粉表面包覆氟化物对铝粉进行活化处理。

现有技术中氟化物包覆铝粉复合物的氟化物通常为聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟聚醚(PFPE)、氟酸盐或氟橡胶等，这些普通的氟化物本身不含能，包覆铝粉后会降低铝粉体系的能量，此外包覆普通氟化物的铝粉与推进剂中的粘结剂的相容性差，降低了推进剂的力学性能和能量；氟化物包覆铝粉复合物通常借助有机物与铝粉之间静电作用力，采用溶剂搅拌蒸发、超声分散离心等手段制备，所述制备方法会使氟化物不能均匀地分布在铝粉表面且会造成氟化物的脱落。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物；所述复合物中包裹微米铝粉的氟化物自身含能，与推进剂中的粘结剂相容性好，能够提高推进剂的能量和力学性能。

本发明的目的之二在于提供一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物的制备方法，所述方法制备得到的复合物中氟化物均匀地分布在铝粉表面，结构稳定。

本发明的目的之三在于提供一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物的应用。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种聚叠氮醚全氟辛酯包覆微米铝粉复合物，所述复合物的原料由主原料和辅助原料组成，以所述主原料的总体质量为100％计，各组成成分及其质量分数如下：

微米铝粉                             19％～37.5％，

聚叠氮缩水甘油醚(GAP)                25％～52％，

全氟辛酸(PFOA)                       20％～42％；

所述辅助原料为溶剂、氢氟酸水溶液、催化剂和带水剂，其中溶剂为四氢呋喃(THF)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，催化剂为对甲苯磺酸，带水剂为甲苯。

优选的，所述铝粉质量(g)与氢氟酸水溶液体积(mL)的比例关系为1:2～1:4，氢氟酸水溶液的质量分数为2％～3％；

优选的，聚叠氮缩水甘油醚的分子量为480～760，所述催化剂与聚叠氮缩水甘油醚的质量比为1:10～1:12；