本發(fā)明屬于含能材料，具體為一種納米鋁修飾黑索金含能微球及其制備方法。

背景技術：

1、隨著導彈和航天器技術的不斷進步，提升固體推進劑的綜合性能成為迫切需要解決的問題。納米鋁顆粒因在燃燒時能釋放出巨大的熱量和產生極高的燃燒溫度，及其較大的比表面積、高表能和豐富的活性位點，可以有效提高固體推進劑的燃燒速率，成為高效推進劑中極具吸引力的燃料成分，然而，納米顆粒在推進劑中的分散性仍然是一個技術難題，這限制了它們在高固體負載推進劑中的應用。

2、納米復合含能材料(nanocomposite?energetic?materials，簡稱nems)是一類具有高能量密度和高反應活性的材料，它們在軍事、航天和民用領域有著廣泛的應用。這些材料通過將燃料和氧化劑在納米尺度上進行復合，實現(xiàn)了對能量釋放速率和燃燒性能的顯著提升。在nems的組成中，氧化劑通常由金屬氧化物或含能材料構成。這些氧化劑在燃燒反應中提供必要的氧，以支持和加速燃料的燃燒。黑索今(hexogen)，也稱為rdx，因其高能量輸出和優(yōu)良的爆轟性能成為重要的氧化劑成分。

3、然而，在nems制備過程中，如果不加入黏合劑，不同組分之間可能會發(fā)生相分離從而降低推力。因此，加強納米鋁顆粒與氧化劑成分之間的結合力，對于提高納米復合含能材料的性能具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好穩(wěn)定性、更高的能量釋放和更穩(wěn)定的燃燒特性的納米鋁修飾黑索金含能微球及其制備方法。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種納米鋁修飾黑索金含能微球，其特征在于，該含能微球為有機多酚類化合物改性后的黑索金與硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米鋁粉通過化學包覆的方式緊密地結合在一起構成的具有殼核結構的材料。

3、所述納米鋁粉的粒徑大小為50～500納米。

4、所述有機多酚類化合物為單寧酸。

5、所述硅烷偶聯(lián)劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷。

6、一種如上所述的納米鋁修飾黑索金含能微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

7、s?1：將0.1g的有機多酚類化合物溶解于50ml的去離子水中，充分攪拌使有機多酚類化合物完全溶解形成均勻的溶液，向上述溶液中加入1g黑索金，超聲處理30分鐘，向上述溶液中加入0.2gtris-bis調節(jié)溶液的ph值至8，攪拌12小時后，水洗，抽濾，收集反應產物對反應產物進行烘干和研磨得到有機多酚類化合物改性的黑索金；

8、s2：將1g納米鋁粉加入到50ml的乙醇中，超聲處理，向上述混合溶液中添加氨水調節(jié)ph值至9-10，在油浴中將上述溶液加熱至30℃并保持一段時間，之后向上述溶液中滴加0.5ml的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌12小時后，用醇洗抽濾的方式收集反應產物，對反應產物進行烘干和研磨得到硅烷偶聯(lián)劑改性的納米鋁粉；

9、s3：稱取質量配比為1：10～10：1的有機多酚類化合物改性的黑索金和硅烷偶聯(lián)劑改性的納米鋁粉，將有機多酚類化合物改性的黑索金和硅烷偶聯(lián)劑改性的納米鋁粉加入到100ml的去離子水中，超聲處理30分鐘后，將上述混合溶液置于磁力攪拌器上在室溫下攪拌12小時，抽濾，收集固體顆粒，烘干固體顆粒即可得到納米鋁修飾黑索金含能微球。

10、所述納米鋁粉的粒徑大小為50～500納米。

11、所述有機多酚類化合物為單寧酸。

12、所述硅烷偶聯(lián)劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、(1)通過使用單寧酸等有機多酚類化合物對黑索金進行表面改性可以提高材料對濕度和溫度變化等環(huán)境因素的抵抗力，可以改變黑索金的物理或化學性質進而優(yōu)化其在特定應用中的燃燒或爆炸特性，還有助于改善黑索金的加工性能，使其更易于制成所需的形狀或形式。

15、(2)3-巰丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶聯(lián)劑在酸性或堿性條件下能夠通過水解反應生成活性硅醇，這些硅醇可以與多種材料發(fā)生反應，形成穩(wěn)定的化學鍵，通過3-巰丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶聯(lián)劑對納米鋁粉的改性，可以改善納米鋁粉在聚合物基體中的分散性，防止其團聚；可以增強納米鋁粉與聚合物基體之間的界面粘接性；提高復合材料的耐熱性能；提高納米鋁粉改性聚合物的機械強度和韌性；還可以提高納米鋁粉的燃燒速率和能量釋放效率。

16、(3)納米鋁粉的加入提高了燃燒反應的放熱能力，同時黑索金的快速分解為燃燒提供了持續(xù)的能量供應；通過化學包覆，黑索金與納米鋁粉之間的緊密結合，使得含能微球在點火時能夠更迅速地引發(fā)化學反應，從而加速燃燒過程；此外，化學包覆還有助于提高含能微球的熱穩(wěn)定性，減少了儲存和運輸過程中的安全風險，在燃燒過程中，改性后的黑索金與納米鋁粉的組合顯示出更高的放熱速率和更完全的燃燒效率，這種協(xié)同效應，不僅提高了燃燒效率，還有助于減少未燃盡的殘渣，從而提高能量的利用效率。

技術特征：

1.一種納米鋁修飾的黑索金含能微球，其特征在于，該含能微球為有機多酚類化合物改性后的黑索金與硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米鋁粉通過化學包覆的方式緊密地結合在一起構成的具有殼核結構的材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種納米鋁修飾的黑索金含能微球，其特征在于：所述納米鋁粉的粒徑大小為50～500納米。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種納米鋁修飾的黑索金含能微球，其特征在于：所述有機多酚類化合物為單寧酸。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種納米鋁修飾的黑索金含能微球，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷。

5.一種如權利要求1所述的納米鋁修飾的黑索金含能微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種納米鋁修飾黑索金含能微球的制備方法，其特征在于：所述納米鋁粉的粒徑大小為50～500納米。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種納米鋁修飾黑索金含能微球的制備方法，其特征在于：所述有機多酚類化合物為單寧酸。

8.根據(jù)權利要求5所述的一種納米鋁修飾黑索金含能微球的制備方法，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷。

技術總結
本發(fā)明公開了一種納米鋁修飾黑索金含能微球及其制備方法，涉及含能材料技術領域，具體為一種單寧酸改性后的黑索金與3?巰丙基三甲氧基硅烷改性后的納米鋁粉通過化學包覆的方式緊密地結合在一起構成的具有殼核結構的材料，通過化學包覆，黑索金與納米鋁粉之間的緊密結合，使得含能微球在點火時能夠更迅速地引發(fā)化學反應，從而加速燃燒過程提高了燃燒效率，化學包覆還有助于提高含能微球的熱穩(wěn)定性，減少了儲存和運輸過程中的安全風險。

技術研發(fā)人員：肖飛,張紅霞
受保護的技術使用者：中北大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2