專利名稱：一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能包覆納米級(jí)金屬粉的制備方法，特別是一種 核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法。
(二)
背景技術(shù)：
1899年德國人首先提出在炸藥中加入鋁粉，用來提高炸藥的做功 能力，并于1900年取得了專利，從此含鋁粉炸藥逐漸發(fā)展起來，目 前已經(jīng)成為軍用混合炸藥的一個(gè)重要系列，廣泛應(yīng)用于對(duì)空武器彈 藥、水下武器彈藥、對(duì)艦武器彈藥以及空對(duì)地武器彈藥等領(lǐng)域。為了 提高導(dǎo)彈、火箭等燃料推進(jìn)劑的能量特性，通常在推進(jìn)劑中亦加入金 屬粉，應(yīng)用最多的是鋁粉，選擇鋁粉是因?yàn)殇X氧化熱極高、有較強(qiáng)的 后燃效應(yīng)，而且具有價(jià)格低廉、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
金屬鋁氧化是個(gè)分子間反應(yīng)， 一定程度上受擴(kuò)散控制，如果能夠 減小擴(kuò)散控制并且增加鋁的氧化速率，就能使其釋放的能量用來增加 爆炸壓力和速率。納米級(jí)鋁粉顆粒的成功制備使上述設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)， 目前納米鋁粉的制備方法主要有蒸發(fā)凝聚法、電爆法、電弧等離子 體再凝聚法、活化氫熔融金屬反應(yīng)法等。在涉及金屬化配方方面，人 們最關(guān)心的問題是燃料的能量潛能能否被充分釋放；對(duì)于納米鋁粉而 言，需要解決的問題是防止其不完全燃燒和在燃燒前過多的被氧化， 使其在使用前保持活性成分以及使用時(shí)提高熱釋放性能。納米鋁粉不 完全燃燒的原因是鋁粉有一層厚的氧化層包覆在粒子的表面，在燃燒 過程中會(huì)降低燃燒速率和粒子溫度，使燃燒過程過早終止，如果將納 米鋁粉顆粒大小控制在60 100納米范圍內(nèi)，就能夠最大限度地在氧 化層阻止氧擴(kuò)散到核心前完全燃燒；如果鋁粉顆粒過細(xì)就會(huì)在燃燒前 被過多地氧化，當(dāng)鋁粉顆粒小于50納米的時(shí)候，氧化物包覆層占整 個(gè)鋁粉顆粒的重量比將會(huì)達(dá)到60。％，由于氧化物包覆層是多孔結(jié)構(gòu)， 在鋁粉顆粒表層完全氧化后，隨著暴露時(shí)間延長鋁粉會(huì)不斷被氧化， 甚至?xí)?dǎo)致鋁粉顆粒反應(yīng)活性的完全喪失。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法，用以保持納米鋁粉活性和提高熱釋放特性和穩(wěn)定性 本發(fā)明的技術(shù)方案
一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法，以顆粒尺寸 為60 100納米的鋁粉作為核體，采用乙酰丙酮鎳為包覆劑；將納 米鋁粉加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其分散均勻；將乙酰 丙酮鎳加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其完全溶解，形成均 勻混合的液體；將上述兩種液體混合，使乙酰丙酮鎳在乙二醇二甲醚 液體中自發(fā)吸附于納米鋁粉上；將完成吸附的納米鋁粉通過自然揮發(fā) 干燥后取出，制得核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉。
本方法所述60 100納米的鋁粉為電爆法制備。
本方法具體工藝方法如下
1) 分別稱取乙酰丙酮鎳和納米鋁粉，其重量比為l: 2 5;
2) 在常溫、常壓條件下，將乙酰丙酮鎳加入乙二醇二甲醚中并 通過攪拌使其完全溶解形成均勻混合的液體，乙酰丙酮鎳與乙二醇二 甲醚的重量比為1: 50 跳
3) 在常溫、常壓和氮?dú)猸h(huán)境條件下，將納米鋁粉加入乙二醇二
甲醚液體中，維持?jǐn)嚢锠顟B(tài)并充分?jǐn)嚢柚辽賗o分鐘，使其分散均勻，
納米鋁粉與乙二醇二甲醚的重量比為1: 25 35;
4) 在氮?dú)猸h(huán)境條件和維持液體攪拌狀態(tài)下，將溶解乙酰丙酮鎳 的乙二醇二甲醚混合液以2-3滴/秒的滴加速度加入均勻分散著納米 鋁粉的乙二醇二甲醚液體中，滴加過程中液體溫度始終控制在40 6(TC范圍內(nèi)，滴加完成后仍維持加熱狀態(tài)，控溫40 45t，并持續(xù) 攪拌至少12小時(shí)；
5) 在氮?dú)猸h(huán)境條件下，將液體冷卻至室溫，靜置后使固液分離， 去除上層清液，將剩余固體通過自然揮發(fā)干燥后取出即為核-殼結(jié)構(gòu) 功能包覆納米鋁-鎳粉。
本方法的優(yōu)點(diǎn)是1)反應(yīng)條件容易控制，操作方便、簡單，原 料來源充足；2)功能包覆后的納米鋁鎳粉具有良好的熱釋放特征， 熱穩(wěn)定性較好，包覆前后鋁粉含量穩(wěn)定；3)功能包覆后的納米鋁鎳 粉在保持活性的同時(shí)，鎳與鋁發(fā)生了有效的吸附，金屬鎳包覆鋁粉有 效。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例 一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法，以電 爆法制備的60 100納米的鋁粉作為核體，采用乙酰丙酮鎳為包覆劑， 具體工藝方法如下1) 分別稱取0. 5克乙酰丙酮鎳和1. 0克納米鋁粉；2) 在常溫、常壓條件下，將0.5克乙酰丙酮鎳加入30毫升乙二 醇二甲醚中并通過攪拌使其完全溶解形成均勻混合的液體，然后裝入 分液漏斗中；3) 在手套箱中進(jìn)行操作首先將手套箱中的空氣用氮?dú)庵脫Q，開啟箱內(nèi)裝有30毫升乙二醇二甲醚液體的三口瓶上的電磁加熱攪拌 器，在攪拌狀態(tài)下加入1.0克納米鋁粉，維持?jǐn)嚢锠顟B(tài)并充分?jǐn)嚢?IO分鐘，使納米鋁粉在乙二醇二甲醚液體中分散均勻；4) 仍在上述手套箱中進(jìn)行操作在維持三口瓶內(nèi)液體攪拌狀態(tài) 下，將乙酰丙酮鎳和乙二醇二甲醚的混合液以2-3滴/秒的滴加速度 加入均勻分散著納米鋁粉的乙二醇二甲醚液體中，滴加過程中三口瓶 內(nèi)液體溫度始終控制在40 6(TC范圍內(nèi)，滴加完成后仍維持加熱狀 態(tài)，控溫40 45t:，并持續(xù)攪拌12小時(shí)；5) 在上述手套箱中將液體冷卻至室溫，靜置后使固液分離，去 除上層清液，將剩余固體通過自然揮發(fā)干燥后取出即為核一殼結(jié)構(gòu)功 能包覆納米鋁-鎳粉。本方法制得的核一殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉，經(jīng)TG試驗(yàn)表 明，功能包覆后的納米鋁鎳粉具有良好的熱釋放特征，熱穩(wěn)定性較好； EDX、 ICP檢測表明，包覆前后鋁粉含量穩(wěn)定，且能夠穩(wěn)定地檢測到 鎳的存在；掃描電鏡SEM、透射電鏡TEM表明，功能包覆后的納米鋁 鎳粉在保持活性的同時(shí)，鎳與鋁發(fā)生了有效的吸附，金屬鎳包覆鋁粉 有效。
權(quán)利要求
1. 一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法，其特征在于以顆粒尺寸為60～100納米的鋁粉作為核體，采用乙酰丙酮鎳為包覆劑；將納米鋁粉加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其分散均勻；將乙酰丙酮鎳加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其完全溶解，形成均勻混合的液體；將上述兩種液體混合，使乙酰丙酮鎳在乙二醇二甲醚液體中自發(fā)吸附于納米鋁粉上；將完成吸附的納米鋁粉通過自然揮發(fā)干燥后取出，制得核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備 方法，其特征在于60 100納米的鋁粉為電爆法制備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的 制備方法，其特征在于工藝方法如下1) 分別稱取乙酰丙酮鎳和納米鋁粉，其重量比為l: 2 5;2) 在常溫、常壓條件下，將乙酰丙酮鎳加入乙二醇二甲醚中并 通過攪拌使其完全溶解形成均勻混合的液體，乙酰丙酮鎳與乙二醇二 甲醚的重量比為1: 50 180;3) 在常溫、常壓和氮?dú)猸h(huán)境條件下，將納米鋁粉加入乙二醇二甲醚液體中，維持?jǐn)嚢锠顟B(tài)并充分?jǐn)嚢柚辽賗o分鐘，使其分散均勻,納米鋁粉與乙二醇二甲醚的重量比為1: 25 35;4) 在氮?dú)猸h(huán)境條件和維持液體攪拌狀態(tài)下，將溶解乙酰丙酮鎳 的乙二醇二甲醚混合液以2-3滴/秒的滴加速度加入均勻分散著納米 鋁粉的乙二醇二甲醚液體中，滴加過程中液體溫度始終控制在40 6(TC范圍內(nèi)，滴加完成后仍維持加熱狀態(tài)，控溫40 45i:，并持續(xù) 攪拌至少12小時(shí)；5) 在氮?dú)猸h(huán)境條件下，將液體冷卻至室溫，靜置后使固液分離， 去除上層清液，將剩余固體通過自然揮發(fā)干燥后取出即為核-殼結(jié)構(gòu) 功能包覆納米鋁-鎳粉。
全文摘要
一種核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉的制備方法，以顆粒尺寸為60～100納米的鋁粉作為核體，采用乙酰丙酮鎳為包覆劑；將納米鋁粉加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其分散均勻；將乙酰丙酮鎳加入乙二醇二甲醚液體中，并通過攪拌使其完全溶解，形成均勻混合的液體；將上述兩種液體混合，使乙酰丙酮鎳在乙二醇二甲醚液體中自發(fā)吸附于納米鋁粉上；將完成吸附的納米鋁粉通過自然揮發(fā)干燥后取出，制得核-殼結(jié)構(gòu)功能包覆納米鋁-鎳粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是功能包覆后的納米鋁-鎳粉具有良好的熱釋放特征和熱穩(wěn)定性，且在保持活性的同時(shí)，鎳與鋁發(fā)生了有效的吸附，金屬鎳包覆鋁粉有效；反應(yīng)條件容易控制，操作方便、簡單，原料來源充足。
文檔編號(hào)B22F1/02GK101239390SQ200710056768
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者光 尹, 邱海林 申請(qǐng)人:國家納米技術(shù)與工程研究院