1.本发明涉及金属粉末处理技术领域，特别是涉及改性铝粉及其制备方法。


背景技术：

2.铝粉具有活性高、熔点低和光泽度好等优良性能，常被用于固体推进剂等军事行业。然而，铝粉表面易被氧化，在腐蚀性介质中也易发生化学反应而变质，致使其优良性能衰减或丧失。因此，对铝粉表面进行包覆改性，以提高其抗水化性和防氧化能力，是其在含能材料中成功应用的关键。传统的对铝粉表面进行包覆改性的工艺基本上采用的是简单的机械混合包覆方法，该类方法的弊端是包覆物与铝粉的界面结合力差，导致铝粉的包覆率低。因此，寻找一种包覆物和铝粉的界面结合力好，且包覆率高的改性铝粉成为当务之急。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种改性铝粉的制备方法，该方法制备的改性铝粉，包覆物和铝粉的界面结合力好，且包覆率高，以下为具体技术方案：
4.一种改性铝粉的制备方法，包括以下步骤：
5.提供熔融铝液；
6.将10～15质量份聚乙烯吡咯烷酮、40～60质量份含氟丙烯酸烷基酯和35～50质量份乙醇混合均匀，得到混合液；
7.将所述熔融铝液雾化输出，获得定向雾化铝粉束；
8.将所述混合液雾化输出，获得定向混合液射流；
9.所述雾化铝粉束和所述混合液射流在撞击区域接触，控制所述撞击区域的温度在480℃～650℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；
10.将聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在所述复合铝粉表面，得到所述改性铝粉。
11.其中，含氟丙烯酸烷基酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸七氟丁酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸九氟己酯中的至少一种。
12.在其中一个实施例中，将所述熔融铝液雾化输出的步骤具体为：采用氮气流对加热至800℃～850℃的所述熔融铝液喷射，所述氮气流的压力为10mpa～15mpa。
13.在其中一个实施例中，将所述混合液雾化输出的步骤具体为：采用氮气流对所述混合液喷射，所述氮气流的压力为5mpa～8mpa。
14.在其中一个实施例中，所述雾化铝粉束和所述混合液射流的喷射夹角为20
°
～40
°
。
15.通过对熔融铝液雾化输出过程中熔融铝液的温度、氮气流的压力的控制，以及对混合液雾化输出过程中氮气流的压力控制，可以保证雾化过程中液滴不会过渡雾化，同时选择20
°
～40
°
的喷射夹角，可以保证混合液均匀覆盖在铝粉表面。
16.雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，混合液中含氟丙烯酸烷基酯将聚乙烯
吡咯烷酮粘结覆盖在铝粉表面，通过控制撞击区域的温度在480℃～650℃，使得混合液中的含氟丙烯酸烷基酯和聚乙烯吡咯烷酮部分裂解，从而使得铝粉表面形成大量的微孔结构，增大了铝粉的比表面积。
17.在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料由10％～15％质量含量的聚四氟乙烯、5％～8％质量含量的氧化铜、5％～15％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精组成。
18.其中，工业酒精的纯度为99％以上。
19.在其中一个实施例中，所述静电吸附的步骤具体为：
20.将所述聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料置于乙醇溶液中超声分散，得到第一混合液；
21.将所述复合铝粉和聚乙二醇置于乙醇中超声分散，得到第二混合液；
22.将所述第一混合液和第二混合液混合，超声处理后，离心、洗涤、干燥，即可。
23.其中，聚乙二醇用作分散剂。优选的，第二混合液中，聚乙二醇的添加量为1wt％左右。
24.在其中一个实施例中，所述复合铝粉的粒径为200nm～2μm。
25.通过选择粒径为200nm～2μm的复合铝粉进行包覆，解决了微细铝粉易团聚的问题，且包覆后的铝粉含氧量低，效果好，可有效提高活性铝的含量。
26.在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料中减薄石墨片的层数为10～20层。
27.通过选择层数为10～20的减薄石墨片，不仅可保证三元复合材料的包覆效果，而且能保证用于含能材料时燃烧性能的充分发挥。
28.上述改性铝粉的制备方法，通过双向气流混合得到表面具有微孔结构的复合铝粉，增大了铝粉的比表面积，有利于提高聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料在其表面的覆盖率，同时微孔结构形成钉扎效应，有利于提高三元复合材料和铝粉的界面结合力。
29.上述方法制备得到的改性铝粉，用作含能材料，可解决传统铝粉焓值低和比冲信号长的问题，且铝粉包覆率高，界面结合牢固，颗粒分散性好，产品的焓值高，性能优越，能够在焓值要求高，比冲信号要求短的化学动力企业及民用爆破等行业使用。
具体实施方式
30.为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.实施例1
33.(1)在750℃熔炼铝锭，得到熔融铝液；
34.(2)将15质量份聚乙烯吡咯烷酮、60质量份甲基丙烯酸三氟乙酯和35质量份乙醇混合均匀，得到混合液；
35.(3)将熔融铝液加热至850℃，采用15mpa的氮气流对其喷射，获得定向雾化铝粉束；同时，采用8mpa的氮气流对混合液喷射，获得定向混合液射流；设置雾化铝粉束和混合液射流的喷射夹角为40
°
，使得雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，控制撞击区域温度在650℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；
36.(4)将由15％质量含量的聚四氟乙烯、8％质量含量的氧化铜、10％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精(纯度99％以上)组成的聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在上述复合铝粉表面，得到改性铝粉。
37.实施例2
38.(1)在780℃熔炼铝锭，得到熔融铝液；
39.(2)将15质量份聚乙烯吡咯烷酮、40质量份丙烯酸六氟丁酯和45质量份乙醇混合均匀，得到混合液；
40.(3)将熔融铝液加热至800℃，采用10mpa的氮气流对其喷射，获得定向雾化铝粉束；同时，采用5mpa的氮气流对混合液喷射，获得定向混合液射流；设置雾化铝粉束和混合液射流的喷射夹角为20
°
，使得雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，控制撞击区域温度在480℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；
41.(4)将由15％质量含量的聚四氟乙烯、8％质量含量的氧化铜、10％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精(纯度99％以上)组成的聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在上述复合铝粉表面，得到改性铝粉。
42.实施例3
43.(1)在760℃熔炼铝锭，得到熔融铝液；
44.(2)将15质量份聚乙烯吡咯烷酮、60质量份丙烯酸五氟丙酯和45质量份乙醇混合均匀，得到混合液；
45.(3)将熔融铝液加热至820℃，采用12mpa的氮气流对其喷射，获得定向雾化铝粉束；同时，采用8mpa的氮气流对混合液喷射，获得定向混合液射流；设置雾化铝粉束和混合液射流的喷射夹角为30
°
，使得雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，控制撞击区域温度在600℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；
46.(4)将由10％质量含量的聚四氟乙烯、5％质量含量的氧化铜、15％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精(纯度99％以上)组成的聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在上述复合铝粉表面，得到改性铝粉。
47.实施例4
48.(1)在750℃熔炼铝锭，得到熔融铝液；
49.(2)将10质量份聚乙烯吡咯烷酮、50质量份丙烯酸七氟丁酯和50质量份乙醇混合均匀，得到混合液；
50.(3)将熔融铝液加热至850℃，采用15mpa的氮气流对其喷射，获得定向雾化铝粉束；同时，采用8mpa的氮气流对混合液喷射，获得定向混合液射流；设置雾化铝粉束和混合液射流的喷射夹角为40
°
，使得雾化铝粉束和混合液射流在撞击区域接触，控制撞击区域温度在650℃，得到表面具有微孔结构的复合铝粉；
51.(4)将由15％质量含量的聚四氟乙烯、8％质量含量的氧化铜、5％质量含量的减薄石墨片和余量的工业酒精(纯度99％以上)组成的聚四氟乙烯-氧化铜-减薄石墨片三元复合材料静电吸附在上述复合铝粉表面，得到改性铝粉。
52.经测试，实施例1～4制备得到的复合铝粉的表面微孔率，以及改性铝粉的包覆率和燃烧焓值如表1所示：
53.表1
54.实施例表面微孔率包覆率燃烧焓值/(mj/kg)实施例160％80％180.6实施例250％75％175.6实施例360％78％178.3实施例460％78.5％178.8
55.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。