[发明专利]一种纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米含能复合材料的制备方法，具体涉及一种纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子的制备方法。

背景技术

金属粉因可以增加能量、提高爆热和作功能力、改善点火性能等优点，在含能材料中得到了广泛的应用。而Al粉因其高热值、相对低的耗氧量和来源广等优点，成为炸药和推进剂中首选的金属燃烧剂。研究表明，Al粉的粒度和活性对推进剂的综合性能有着较大的影响。粒径越小，其比表面积越大，比表面能越高，在宏观和微观上表现出了新的、优异的性能。因此超细Al粉，尤其是纳米Al粉在含能材料中的应用研究是当前的热点之一。国外有研究报道，在HTPB复合推进剂中加入20％ Alex(ARGONIDE公司产品)，与同样含量的普通铝粉相比，燃烧效率可以提高 70％。

但随着粒径的减小也存在一些弊端，如纳米Al粉极易氧化、团聚和相容性差等。目前，用于解决纳米Al极易氧化和团聚的方法主要是对其表面进行包覆。主要包括炭包覆、过渡金属包覆、金属氧化物包覆、有机酸包覆、环氧化合物包覆等。这些包覆方法在一定程度上阻止了纳米Al的氧化，提高了纳米Al的活性，但所使用的包覆材料均非推进剂的配方成分，不仅影响其与推进剂其他组分的相容性，而且会严重制约推进剂的综合性能。因此，采用炸药和推进剂固有配方成分对纳米Al进行表面包覆被认为是提高推进剂综合性能的关键所在。

黑索金(RDX)，化学名环三亚甲基三硝胺，化学式(CH₂NNO₂)₃，是一种性能优良的高能炸药。由于原料来源广泛，几乎不受自然资源的限制，具有威力大，猛度高，化学安定性好等优点，广泛应用于制造雷管、传爆药和导爆索。由RDX制成的混合炸药可以用于地雷、鱼雷、水雷等爆炸威力大的武器装备的装药。因其威力较大，人们形象的称之为“旋风炸药”。此外，高含量 RDX 的推进剂具有较高的比冲和火药力，燃烧温度低，且能够实现无烟化。如果将RDX引入含能复合材料体系，制备纳米Al/RDX复合粒子，既能有效阻止纳米Al的氧化，提高纳米Al的活性和分散性，又能改善组分之间的相容性，因此纳米Al/RDX复合粒子的制备具有极大的实用意义。 

杨毅等(杨毅, 徐建华, 罗付生, 韩爱军, 李凤生. 火炸药学报, 2002, 1:29-32.)采用物理研磨法制备了RDX/ A l超细复合粒子，并考察了不同粒径的微米Al粉对复合粒子性能的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子的制备方法，克服了现有方法中引入非配方成分包覆存在的潜在影响，选用推进剂的配方成分RDX对制备出的纳米Al粉原位直接进行包覆，表面RDX层有效的解决了纳米Al的极易氧化的难题，能够有效地防止纳米Al粉的氧化，提高纳米Al的活性和与推进剂其他组分的相容性。

本发明首先采用化学法制备纳米Al粉，然后采用溶剂-反溶剂法原位将RDX包覆在纳米Al的表面。利用RDX对Al粉的包覆，可解决纳米Al表面被氧化的难题；同时，RDX为配方的主成分，可改善复合粒子由应用体系中其他组分相容性问题。

本发明的技术方案为：一种纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)前驱物的制备：利用化学法合成AlH₃·NR₁R₂R₃ 前驱物；(2)纳米Al的生成：催化分解前驱物，得到纳米Al粒子；(3)纳米Al/RDX复合粒子的制备：采用溶剂-反溶剂法，原位用析出的RDX对制备出的纳米Al直接包覆，合成纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子。

所述的纳米Al/RDX核-壳结构含能复合粒子的制备方法，具体的步骤为：

(1) 前驱物的制备：在一定温度下，将无水AlCl₃分散于有机溶剂中，在搅拌下将叔胺NR₁R₂R₃滴加到上述分散液中，直至固态的AlCl₃逐渐溶解；随后将适量的LiAlH₄加入前述溶液中，继续搅拌反应，离心分离得到上层AlH₃· NR₁R₂R₃清液。

总的反应方程式如下：