[发明专利]一种基于单宁酸界面改性的超疏水铝粉及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于单宁酸界面改性的超疏水铝粉及其制备方法，所述制备方法包括：称取一定量的单宁酸以溶解于水中，加入一定量的Tris‑Bis缓冲液调节PH值，将铝粉加入到上述溶液中，反应完成后，用去离子水洗涤并烘干，得到表面负载多羟基涂层的铝粉，然后将该铝粉加入到含氟有机功能材料的有机溶液中去，反应24小时，烘干即可以得到具有超疏水性能铝粉。本发明用简单的两步浸润法制备得到了一种超疏水铝粉，将具有超疏水性能的含氟功能材料修饰到铝粉表面增加了铝粉的疏水性能以及在空气中的抗腐蚀能。同时，铝粉表面的含氟功能材料可以降低铝的点火温度，提升铝的反应性能。

技术领域

本发明涉及一种基于单宁酸界面改性的超疏水铝粉及其制备方法，属于含能材料技术领域。

背景技术

铝粉具有价格低廉，燃烧放热值高(31.05kJ/g)，且与高氯酸铵(AP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、RDX等含能材料相容性好等优点而被广泛应用在推进剂以及炸药领域中。通过在复合推进剂中加入铝粉，可以大大提高推进剂的能量、比冲和燃烧温度。但铝在空气中会自发反应生成氧化铝，从而在铝粉表面形成一层氧化铝。铝粉表面的氧化铝层起到抑制铝粉燃烧、降低铝粉着火温度和反应效率的作用。更重要的是，在推进剂燃烧过程中，熔融铝颗粒会发生团聚，导致比冲降低，推进剂两相流损失增加。此外，铝粉是两性金属，容易受到到空气中水分以及酸碱的腐蚀作用而使其有效铝含量下降。

目前，提高铝粉燃烧性能最常用的策略是添加含氟有机高分子化合物，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟橡胶等。强氧化性氟原子更容易与铝反应。更重要的是，氟原子还能腐蚀铝粉表面的氧化铝层，改变铝粉的燃烧过程。氟原子能与铝反应生成沸点低于Al₂O₃的AlF₃，因此表面形成的AlF₃更容易挥发，可以提高铝的反应效率。此外，含氟有机材料一般都具有非常强的疏水性，通过在铝粉表层负载含氟有机材料也可以使铝粉的抗腐蚀性能大幅度改善。

随着界面涂层技术的发展，含能物质在铝粉表面的涂层有了很大的进步。然而，铝粉表面几乎没有化学基团的氧化铝层严重阻碍了有机氟化合物通过化学键涂覆在铝粉上。虽然研究表明含氟化合物可以通过球磨与铝粉有效结合，但该方法仍远不能令人满意。铝粉在球磨过程中会受到挤压，改变其球形形态，使其难以用于复合推进剂以及炸药领域中。此外，通过物理方法将含氟有机化合物直接加入固体推进剂中，无法实现氟化物与铝粉充分结合和接触。因此，在不改变铝粉形态的情况下，通过化学键直接将含氟化合物直接键合到铝壳表面来改善铝的点火性能以及抗腐蚀性能一直是一个关键问题。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于单宁酸界面改性的超疏水铝粉及其制备方法，以提升铝粉的燃烧反应性能以及抗腐蚀性能，这对于铝粉在推进剂以及炸药中的应用具有重大意义。

技术方案

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供一种基于单宁酸界面改性的超疏水铝粉，该超疏水铝粉具有内部为铝外部为含氟有机功能材料的核壳结构，铝粉首先用过一步化学反应在其表面形成含有多羟基官能团的单宁酸涂层，然后利用表面的多羟基结构和含氟有机功能材料反应而在铝粉表面制备出氟功能层。

所述的基于具有超疏水性能铝粉的制备方法包括：称取一定量的单宁酸以溶解于水中，加入一定量的Tris-Bis缓冲液调节PH值，将铝粉加入到上述溶液中，反应完成后，用去离子水洗涤并烘干，得到表面负载多羟基涂层的铝粉，然后将该铝粉加入到含氟有机功能材料的有机溶液中去，反应24小时，烘干即可以得到具有超疏水性能铝粉。

所述铝粉为微米铝粉、纳米铝粉、铝合金、铝复合物等任意粒径的铝粉及铝合金粉。所述的铝粉粒径为10nm-500μm。