烟雾剂及其制备方法技术

本申请公开了烟雾剂及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：获得炭气凝胶；以及对炭气凝胶进行粉碎，以获得炭气凝胶的颗粒材料，其中，将所述炭气凝胶的颗粒材料作为烟雾剂。该制备方法获得的炭气凝胶作为发烟剂，利用碳气凝胶的吸波特性改善电磁检测条件下的遮蔽效果。

【技术实现步骤摘要】
烟雾剂及其制备方法
本专利技术属于碳材料领域，更具体地，涉及烟雾剂及其制备方法。
技术介绍
烟雾剂是通过燃烧或物理分散形成的比较稳定的气溶胶，其中含有固体或液体微粒，用于吸收与散射光线，起到遮蔽目标的作用。现有的烟雾剂主要采用白磷作为发烟剂，白磷在燃烧的过程中产生大量烟雾从而达到干扰视线的目的。然而，这种烟雾剂存在以下不足：发烟口温度过高，容易被红外、激光武器检测，起不到完美的干扰效果；遮蔽效果差，仅对可见光产生作用；从发射到形成有效烟雾存在时间延迟。因此，期待开发新的烟雾剂以改善电磁检测条件下的遮蔽效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种烟雾剂及其制备方法，采用炭气凝胶作为发烟剂以改善电磁检测条件下的遮蔽效果。根据本专利技术的第一方面，提供一种烟雾剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获得炭气凝胶；以及对炭气凝胶进行粉碎，以获得炭气凝胶的颗粒材料，其中，将所述炭气凝胶的颗粒材料作为烟雾剂。优选地，获得炭气凝胶的步骤包括：将酚类化合物、醛类化合物和催化剂溶解于反应溶剂中，形成前驱体溶液；将前驱体溶液与表面活性剂混合，形成混合液；进行恒温培养，通过酚类化合物和醛类化合物的聚合反应形成有机气凝胶；在惰性气体保护下进行碳化处理以形成炭气凝胶；以及采用反应气体对炭气凝胶进行活化处理。优选地，所述酚类化合物包括选自多羟基苯、二羟基苯、三羟基丁烷中的至少一种。优选地，所述醛类化合物包括选自甲醛、多聚甲醛、三噁烷、甲基甲醛、乙醛、丙醛、丁醛的至少一种。优选地，所述催化剂为选自酸性催化剂和碱性催化剂的任一种。优选地，所述酸性催化剂包括选自硼酸、盐酸、柠檬酸、抗坏血酸中的至少一种。优选地，所述碱性催化剂包括选自碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、氨水中的至少一种。优选地，所述表面活性剂包括选自氟碳、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚醚多元醇中的至少一种。优选地，对炭气凝胶进行气流粉碎，在气流粉碎中采用的进料压力为0.4MPa，气流粉碎喷嘴压力为0.8MPa，粉碎时长为1～2小时。根据本专利技术的第二方面，提供一种采用上述的方法制备的烟雾剂，其特征在于，所述炭气凝胶的颗粒材料的平均粒径不超过2.5μm。根据本专利技术实施例的制备方法，采用炭气凝胶的颗粒材料作为发烟剂，在使用时可以采用物理分散方法产生烟雾，从而可以避免白磷燃烧时由于燃烧温度导致红外检测可见的问题。在优选的实施例中，通过表面活性剂的添加，得到的炭气凝胶材料更为蓬松，密度低至0.1～0.3g/cm3，同时有效地降低了碳活化过程中材料的损失率。该烟雾剂中的炭气凝胶的颗粒材料富含大量的亲水官能团，吸湿性强，即易与空气中的水滴成核或附着，易于成雾。形成的造烟雾不仅对可见、红外信号具有极强的遮蔽效果，而且对太赫兹波(30μm-3mm)也具有较强的衰减特性。附图说明图1示出根据本专利技术的烟雾剂制备方法的流程图。图2示出图1中炭气凝胶制备方法的流程图。图3示出根据本专利技术实施例制备的烟雾剂的SEM照片。图4示出根据本专利技术实施例制备的烟雾剂的红外检测的透过率时间曲线图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。本专利技术人注意到，采用炭气凝胶作为烟雾剂是合适的。例如可以采用物理分散方法，将炭气凝胶的颗粒材料分布于空气中，形成烟雾。炭气凝胶是轻质的纳米多孔材料，具有高比表面积、高孔隙率、高电导率、纳米结构可控等特点，因而获得广泛的应用。炭气凝胶的结构使其在较宽的电磁频谱内有很强的吸收特性，对可见光、近红外、中远红外、太赫兹波等均有极强的吸收效果。此外，炭气凝胶由于质量轻、密度小等特点，不仅作为单一烟雾材料可在短时间内形成大面积烟雾，而且由于吸湿性强，在同时使用造雾下，更易与空气中的水滴成核或附着，可快速成雾。因此，炭气凝胶作为烟雾剂有着极佳的应用条件。下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。图1示出根据本专利技术的烟雾剂制备方法的流程图。在步骤S01中，获得炭气凝胶。在步骤S01中获得的炭气凝胶富含含氧官能团，密度为0.1～0.3g/cm3。在步骤S02中，对炭气凝胶进行粉碎，以获得炭气凝胶的颗粒材料。将所述炭气凝胶的颗粒材料作为烟雾剂。例如，对炭气凝胶进行气流粉碎，在气流粉碎中采用的进料压力为0.4MPa，气流粉碎喷嘴压力为0.8MPa，粉碎时长为1～2小时。在气流粉碎工艺中，控制材料粒径在2.5μm以下。图2示出图1中炭气凝胶制备方法的流程图。图1所示的步骤S01包括多个子步骤S11至S15。在步骤S11中，将酚类化合物、醛类化合物和催化剂溶解于反应溶剂中，形成前驱体溶液。酚类化合物包括选自多羟基苯、二羟基苯、三羟基丁烷中的至少一种。醛类化合物包括选自甲醛、多聚甲醛、三噁烷、甲基甲醛、乙醛、丙醛、丁醛的至少一种。催化剂为选自酸性催化剂和碱性催化剂的任一种。酸性催化剂包括选自硼酸、盐酸、柠檬酸、抗坏血酸中的至少一种。碱性催化剂包括选自碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、氨水中的至少一种。优选地，采用间苯二酚、甲醛、碳酸钠，分别作为酚类化合物、醛类化合物和催化剂，以制备前驱体溶液。例如，间苯二酚与甲醛以质量比为间苯二酚：甲醛＝10～100进行混合，间苯二酚与碳酸钠以质量比为间苯二酚：碳酸钠＝50～500。然而，本专利技术不限于此。在步骤S12中，将前驱体溶液与表面活性剂混合，形成混合液。表面活性剂包括选自氟碳、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚醚多元醇中的至少一种优选地，表面活性剂加入量与间苯二酚质量比为0.001～0.05。然而，本专利技术不限于此。在步骤S13中，进行恒温培养，通过酚类化合物和醛类化合物的聚合反应形成有机气凝胶。例如，培养温度为25℃～90℃之间，培养时间为2～6天在步骤S14中，在惰性气体保护下进行碳化处理以形成炭气凝胶。惰性气体包括选自氮气、氩气和氦气中的至少一种。例如，氮气碳化的温度为900～1100℃，碳化时间为2～6小时。在步骤S15中，采用反应气体对炭气凝胶进行活化处理。例如，二氧化碳活化的温度为800～1000℃，活化时间为2～6小时。以下将进一步详述根据本专利技术的烟雾剂制备方法的实施例。第一实施例将间苯二酚与甲醛以质量比为间苯二酚：甲醛＝10进行混合搅拌，待泡沫完全消失后以质量比为间苯二酚：碳酸钠＝50加入碳酸钠，在室温下搅拌45min，得到前驱体溶液。将间苯二酚以质量比为0.002向前驱体溶液中加入P123进行混合，超声搅拌30min形成均匀混合液，将混合液放入恒温箱中在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟雾剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获得炭气凝胶；以及/n对炭气凝胶进行粉碎，以获得炭气凝胶的颗粒材料，/n其中，将所述炭气凝胶的颗粒材料作为烟雾剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟雾剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得炭气凝胶；以及
对炭气凝胶进行粉碎，以获得炭气凝胶的颗粒材料，
其中，将所述炭气凝胶的颗粒材料作为烟雾剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，获得炭气凝胶的步骤包括：
将酚类化合物、醛类化合物和催化剂溶解于反应溶剂中，形成前驱体溶液；
将前驱体溶液与表面活性剂混合，形成混合液；
进行恒温培养，通过酚类化合物和醛类化合物的聚合反应形成有机气凝胶；
在惰性气体保护下进行碳化处理以形成炭气凝胶；以及
采用反应气体对炭气凝胶进行活化处理。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酚类化合物包括选自多羟基苯、二羟基苯、三羟基丁烷中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述醛类化合物包括选自甲醛、多聚甲醛、三噁烷、甲基甲醛、乙醛、丙醛、丁醛的至少一种。


5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹤，李佳媛，邢艳彬，龚伟志，赵凯，
申请(专利权)人：天津晨祥丰凯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12