[发明专利]一种纳米氟铝高释能燃料

说明书

一种纳米氟铝高释能燃料及其制备方法，本发明涉及一种高释能燃料及其制备方法。本发明要解决现有氟铝复合物的制备方法更多的适用于微米铝粉，微米铝粉表面含氟壳层厚度在100nm左右，对于纳米铝粉来说，100nm的含氟壳层过于厚重，影响其性能的问题。纳米氟铝高释能燃料由去除氧化膜的纳米铝芯和壳层组成；方法：一、将HF溶液与溶剂混合，得到混合溶液；二、向混合溶液中加入纳米铝粉，常温搅拌，得到含铝粉的混合溶液；三、向含铝粉的混合溶液中加入全氟羧酸溶液，常温搅拌，得到粗产物；四、将粗产物采用无水乙醇洗涤并减压过滤，得到纳米氟铝高释能燃料。本发明用于纳米氟铝高释能燃料的制备。

技术领域

本发明涉及一种高释能燃料及其制备方法。

背景技术

固体推进剂是一种特定性能的含能复合材料，是导弹、卫星等各类固体发动机的动力源，随着时代的发展，空间战略目标的提升，对固体推进剂的性能提出了更高的要求。纳米铝粉做为一种新型的固体推进剂添加剂，极大的提高了其燃速、比冲，且在燃烧过程中无明显凝聚现象，因此，纳米铝粉逐渐成为当前研究热点。纳米铝粉表面活性高，比表面积大，因此其储存及制备都存在一定难度，现阶段常用的制备纳米铝粉的方法为电爆法，即通过高压电弧轰击铝箔表面，同时体系中注入微量氧气，使其表面具有一层致密的氧化膜，但这一层氧化膜对推进剂并无帮助，同时由于比表面积大，质量占比较高，导致了其在实际应用中受到了一定限制。

由于氟与铝的高焓能(Al-F为664±6kJ/mol、Al-O为512±4kJ/mol)，制备新型纳米氟铝复合材料在近些年被广泛的研究。Osborne等人报道了聚四氟乙烯/铝粉复合物，提出含氟表面与铝粉在300℃左右会出现一个“预燃烧”过程，生成氟化铝同时释放热量。现阶段氟铝复合物的制备方法通常有两种：(1)通过机械球磨或物理混合在金属铝粉中引入含氟物质；(2)通过一定化学键合，在铝粉氧化膜外包覆一层掺氟高聚物。此两种方法都不能很好解决表面氧化铝存在对铝粉性能的影响，同时此二种方法更多的适用于微米铝粉，微米铝粉表面含氟壳层厚度在100nm左右，对于纳米铝粉来说，100nm的含氟壳层过于厚重，反而影响其性能。因此通过一种简单的方法构建一层均匀的核壳结构的氟铝复合物，并且能极大提升纳米铝粉的能量释放能力是当前研究热点。

发明内容

本发明要解决现有氟铝复合物的制备方法更多的适用于微米铝粉，微米铝粉表面含氟壳层厚度在100nm左右，对于纳米铝粉来说，100nm的含氟壳层过于厚重，影响其性能的问题，因而提供一种纳米氟铝高释能燃料及其制备方法。

纳米氟铝高释能燃料由去除氧化膜的纳米铝芯和壳层组成；HF溶液处理纳米铝芯得到去除氧化膜的纳米铝芯，同时生成Al₂F_1.5(OH)_1.5·0.375H₂O铝源，再以Al₂F_1.5(OH)_1.5·0.375H₂O铝源和全氟羧酸反应形成的全氟羧酸铝交联网络作为壳层。

一种纳米氟铝高释能燃料的制备方法是按以下步骤进行：

一、将质量百分数为1％～10％的HF溶液与溶剂混合，得到混合溶液；

所述的质量百分数为1％～10％的HF溶液与溶剂的体积比为1:(0.5～2)；

二、向混合溶液中加入纳米铝粉，常温搅拌3min～10min，得到含铝粉的混合溶液；

步骤一中所述的质量百分数为1％～10％的HF溶液的体积与步骤二中所述的纳米铝粉的质量比为10mL:(1～3)g；

三、向含铝粉的混合溶液中加入浓度为5g/L～20g/L的全氟羧酸溶液，常温搅拌2h～8h，得到粗产物；

所述的浓度为5g/L～20g/L的全氟羧酸溶液中溶剂与步骤一中所述溶剂相同；