一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法技术

本发明专利技术公开了一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法，目的在于解决硼粉表面易氧化形成氧化层，会抑制硼粒子燃烧的问题。其包括如下步骤：（1）将盐酸溶于含羟基、羧基的液体，得到第一反应溶液，该第一反应溶液的HCl含量10

【技术实现步骤摘要】
一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法
本专利技术涉及材料领域，尤其是材料纯化领域，具体为一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法。本申请是一种硼粉表面氧化物的去除方法，其能有效去除硼粉表面氧化物，实现对硼粉的纯化，具有较高的应用价值。
技术介绍
硼具有高质量热值(58.3MJ/kg)和高体积热值(1310MJ/m3)的优点，因而被认为是富燃固体推进剂的首选燃料。常规固体推进剂的热值大约为8～12MJ/kg，其理论比冲约为270NS/kg；含铝中能富燃料推进剂完全燃烧释放出来的热值大约19～22MJ/kg，其比冲可达5000～8000NS/kg；而高能含硼富燃料推进剂完全燃烧释放出来的热值可高达30～34MJ/kg，它是目前唯一能使固冲发动机比冲达到10KNS/kg以上的推进能源，其比冲是含铝富燃料推进剂的1.6～1.8倍，其体积比冲是所有推进剂中最高的。除此之外，同镁、铝富燃料推进剂相比，含硼富燃料推进剂燃烧分散性好，喷管喉部沉积少，喷射效率高，使其成为推进剂研究中的热点。然而，硼粉易氧化，会生成氧化硼(B2O3为无色玻璃状晶体或粉末，沸点1860℃，吸湿性强。)，并附着在硼粉的表面，形成氧化层；在硼的燃烧过程中，该氧化层必须在很高温度下才能以足够高的速度蒸发，使氧化层内的粒子快速燃烧。同时，硼粉表面的氧化硼层，一方面会抑制硼粒子的燃烧；另一方面因该氧化层的熔点(约为460℃)低，沸点(约为1860℃)高，稍热即可变为粘稠液，最后导致硼粒子结块，从而降低硼的燃烧效率。为了提高硼的燃烧效率，有文献提出可利用氟化物帮助氧化硼层的移除，尤其是LiF能与B2O3反应形成沸点较低的产物(BOF、LiBO2)，有降低硼点燃所需温度的效果，因而发挥硼的高热值特性。然而，由于无机物氟化锂本身不能燃烧，因此，氟化锂的加入增加了燃料的"死重量"，从而导致推进剂中硼含量的降低，降低了燃料整体的燃烧效率。为此，迫切需要一种新的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对硼粉易氧化，生成的氧化硼附着在硼粉的表面，形成氧化层，会抑制硼粒子的燃烧，且氧化硼稍热即可变为粘稠液，降低硼燃烧效率的问题，提供一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法。本申请提供一种去除硼粉表面氧化硼的简易方法，其去除效果好，并能够起到防氧化的效果，有效保证硼粉的燃烧效率。同时，本申请操作简单，使用方便，处理流程短，能够满足工业化大规模生产和应用的需求，具有较好的应用前景，对于保证硼粉的燃烧效率，具有重要的意义。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法，包括如下步骤：(1)将盐酸溶于含烃基或羧基的第一溶剂中，得到第一反应溶液，该第一反应溶液中HCl的含量为10-5～10-2mol/L；(2)在室温至100℃下，将得到的第一反应溶液缓慢加入到硼粉中，并持续搅拌，使第一反应溶液与硼粉充分反应后，再进行离心分离，收集离心分离得到的固体，重复步骤(2)1～10次；(3)再用小分子醇类、有机酸或者含有机酸的醇溶液清洗1～3次，即可。所述第一溶剂为含羧基或羟基的低沸点溶剂，所述第一溶剂的沸点≤120℃。在第一溶剂中，水的质量为水与第一溶剂质量之和的0～40％。所述第一溶剂为分析纯级醇类溶剂。所述第一溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙三醇、丁醇、乙酸中的一种或多种。所述步骤1中，第一反应溶液中，盐酸的浓度为10-5～10-2mol/L。所述步骤2中，反应温度为60～75℃。所述步骤2中，反应温度为70℃。所述步骤2中，将得到的第一反应溶液缓慢加入到硼粉中，并持续搅拌0.1～50h，使第一反应溶液与硼粉充分反应。所述步骤2中，持续搅拌时间为0.2～1.5h。所述步骤3中，再用乙醇、丙醇、丙三醇、丁醇、乙酸中的一种或多种清洗1～3次，即可。基于氧化硼自身的特性，难以采用常规的湿法提纯将氧化硼从硼粉中去除，为此，本申请提供一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法。更具体地，本申请提供了一种去除硼粉表面氧化硼及防氧化的方法，有效保证硼粉的燃烧效率。本申请中，首先将盐酸溶于第一溶剂中，得到第一反应溶液；其中，盐酸的浓度为10-5～10-2mol/L。接着，将制备的第一反应溶液缓慢加入到待处理的硼粉中；加第一反应溶液的同时，同步进行搅拌，在添加完成后，持续搅拌一段时间；由于氧化硼溶于第一溶剂，再将搅拌后的溶液进行离心分离，氧化硼溶解于液相中，进而实现去除硼粉表面氧化硼的效果；为了保证氧化硼的去除效果，重复该步骤1～10次。最后，再用小分子醇类或者含有机酸的醇溶液(例如乙醇、丙醇、丙三醇、丁醇、乙酸中的一种或多种)清洗1～3次，清洗用的溶液中的醇或者酸会在硼粉表明形成一层防护层，进而起到防氧化效果。在此，专利技术人对本申请的作用原理做进一步说明，其原理如图1所示。在盐酸的催化作用下，硼粉表面的氧化硼加在水中和醇中加速溶解。通过不断地洗涤、倾倒上清液等步骤，将硼粉表面的氧化硼逐渐去除。若在洗涤过程中增加温度，氧化硼的溶解度将进一步增大，更利于去掉氧化硼。但是实际上，氧化硼不可能绝对的去除，最终硼粉表面都会有一层氧化硼分子，这一层氧化硼的存在是有利的。由于羟基与氧化硼有很强的结合力，因而在最后一次洗涤后，粉体表面的氧化硼与醇羟基将形成类似硼酸的化学键结构。由于化学键的作用，抑制了醇的热运动，使得粉体表面形成一层不易挥发的醇类防护层。进一步，试验结果表明，本申请能实现对硼粉表面氧化物的去除及防氧化双重作用，具有较好的效果。综上所述，本申请提供一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法，其操作简单，成本低廉，流程短，能够满足工业化大规模生产和应用的需求，具有较好的应用前景。同时，实验结果表明，本申请对于氧化硼的去除效果好，且能起到有效的防护效果，能够有效保证硼粉的燃烧效率，对于促进硼粉在含能材料领域中的应用，具有重要的意义。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术的作用原理图。图2为处理前的硼粉状态图。图3为采用本专利技术处理后的硼粉状态图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。(一)试验处理实施例1本实施例对硼粉表面氧化硼的去除，及对硼粉进行防氧化处理的操作如下。(1)将盐酸溶于含水的乙醇溶剂中，得到第一反应溶液。该第一反应溶液的pH值为3，水的质量为水与乙醇溶剂质量之和的15wt％。(2)在80℃下，将得到的第一反应溶液缓慢加入到硼粉中，再加入第一反应溶液的同时进行搅拌；加入第一反应溶液完成后，继续搅拌2.0h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将盐酸溶于第一溶剂中，得到第一反应溶液，该第一反应溶液中HCl的含量为10

【技术特征摘要】
1.一种硼粉表面氧化物的去除及防氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将盐酸溶于第一溶剂中，得到第一反应溶液，该第一反应溶液中HCl的含量为10-5~10-2mol/L；
（2）在室温至100℃下，将得到的第一反应溶液缓慢加入到硼粉中，并持续搅拌，使第一反应溶液与硼粉充分反应后，再进行离心分离，收集离心分离得到的固体，重复步骤（2）1~10次；
（3）再用小分子醇类、有机酸或者含有机酸的醇溶液清洗1~3次，即可。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂为含羧基或羟基的低沸点溶剂，所述第一溶剂的沸点≤120℃；
在含水的第一溶剂中，水的质量为水与第一溶剂质量之和的0~40%。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂为分析纯级醇类溶剂。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂为甲醇、乙醇、丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷柳，魏忠诚，
申请(专利权)人：殷柳，四川弘博新材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51