一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉、制备方法及其应用，该方法通过使用聚四氟乙烯(PTFE)作为包覆前驱体，高温下在镁粉颗粒表面通过化学反应生成一层含氟包覆层。包覆层均匀、完整地包覆在镁颗粒表面。该方法适用于微米级、毫米级镁粉颗粒的包覆，镁粉颗粒既可以是近球形，也可以是形状不规则颗粒。采用本方法包覆的镁粉，其起始反应温度相比于未包覆镁粉上升了200℃以上，极大地提高了镁粉的安全性能，且包覆镁粉燃烧过程中出现了剧烈的微爆反应。该方法简单、快捷，工艺要求低，易于实现大批量和自动化制备。于实现大批量和自动化制备。

【技术实现步骤摘要】
一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种活性金属粉表面包覆层的制备方法，具体涉及一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近几年来，随着含能材料配方对能量密度的要求越来越高，金属及其合金在含能配方中的使用越来越频繁。其中，镁、铝、硼及它们的合金由于优秀的性能成为人们的研究焦点。然而，金属在燃烧过程中会在燃面团聚，从而导致含能材料配方燃烧过程中的蒸发、扩散与传热方式发生改变，使得金属燃烧释能不充分。因此，如何通过减小燃面金属燃料的团聚来提升配方的释能效率是含能材料配方研究的重点之一。依靠燃烧微爆效应可以改善金属在燃面的团聚，是实现金属充分释能的重要途径。一般来说，包覆是一种有效提升金属燃烧微爆性能的方法。目前常采用的包覆手段包括金属包覆、聚合物包覆、含能组分包覆、有机酸包覆等。虽然通过以上方法能够取得一定的效果，但效果不显著，且此类方法完整性、均匀性差，由于包覆材料多为不含能或能量密度低的物质，这在某种程度上还会降低样品的能量密度。

技术实现思路

[0003]针对目前含能材料配方对于具有燃烧微爆效应的金属燃料的需求，以及现有提升金属燃烧微爆性能技术存在的缺陷与不足，本专利技术的目的在于提供一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉、制备方法及其应用，采用PTFE作为包覆前驱体，高温下在镁粉颗粒表面形成一层含氟包覆层；经过包覆后的镁粉起始反应温度上升，燃烧过程中出现了剧烈的微爆反应。
[0004]为了实现上述技术任务，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，所述的包覆镁粉的制备材料包括镁粉和PTFE粉，镁粉与PTFE粉的质量比为(19～4):1；所述的包覆镁粉由镁颗粒及表面包覆层形成；所述的表面包覆层为PTFE高温分解后产生的含氟物质与镁颗粒表面氧化层或镁反应后得到的一层含有氟、氧和镁元素的复合包覆层。
[0006]可选的，以质量百分含量计，所述的包覆镁粉中镁的含量在97％以上。
[0007]可选的，所述的包覆镁粉的制备方法包括：在空气或惰性气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。
[0008]可选的，具体的反应温度包括：室温下由10～40℃/min的升温速率加热到600℃后停止加热，使温度自然下降到室温后即得。
[0009]一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，包括：
[0010]镁粉与PTFE粉的质量比为(19～4):1混合后，在空气或惰性气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。
[0011]可选的，所述的惰性气氛包括氮气和氩气中的一种。
[0012]可选的，具体的反应温度包括：温度由室温以10～40℃/min的升温速率加热到600
℃后停止加热，温度自然下降到室温后即得。
[0013]一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，包括：镁粉与PTFE粉的质量比为4:1混合后，在空气气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。
[0014]一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，包括：镁粉与PTFE粉的质量比为19:1混合后，在氮气或氩气气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。
[0015]本专利技术任一所述的具有燃烧微爆效应的包覆镁粉用于制备含能材料的应用。
[0016]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0017]本专利技术制备的包覆层完整、均匀的覆盖在镁颗粒表面，包覆镁中活性镁的含量在97％以上。由于包覆温度低于镁的熔点，包覆过程中镁不发生熔化变形，获得的包覆镁粉表面形貌与原料基本一致。本专利技术制备的包覆镁粉燃烧过程中呈现剧烈的燃烧微爆效应，可以扩展其在含能材料配方中的应用，从而起到减少配方燃面金属的团聚以及提升燃速的作用。本专利技术的制备方法简单，安全性高，样品均一性良好，工艺要求低，易于实现批量化和自动化制备。
附图说明
[0018]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0019]图1为镁原料性质分析；(a)镁原料表面元素分布；(b)镁原料SEM图；(c)镁原料在空气中的TG
‑
DSC曲线；
[0020]图2包覆层性质分析；(a)包覆镁粉SEM图；(b)包覆层表面结构；(c)包覆镁粉XRD曲线；(D)包覆镁粉表面元素含量；
[0021]图3包覆镁粉在空气中的TG
‑
DSC曲线；
[0022]图4包覆镁颗粒在空气中燃烧过程。
具体实施方式
[0023]下述实施例进一步详述本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。
[0024]本专利技术的具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，制备材料包括镁粉和PTFE粉，镁粉与PTFE粉的质量比为(19～4):1；包覆镁粉由镁颗粒及表面包覆层形成；表面包覆层为PTFE高温分解后产生的含氟物质与镁颗粒表面氧化层或镁反应后得到的一层含有氟、氧和镁元素的复合包覆层。该方法通过使用聚四氟乙烯(PTFE)作为包覆前驱体，高温下在镁粉颗粒表面通过化学反应生成一层含氟包覆层。包覆层均匀、完整地包覆在镁颗粒表面。该方法适用于微米级、毫米级镁粉颗粒的包覆，镁粉颗粒既可以是近球形，也可以是形状不规则颗粒。采用本方法包覆的镁粉，其起始反应温度相比于未包覆镁粉上升了200℃以上，极大地提高了镁粉的安全性能，且包覆镁粉燃烧过程中出现了剧烈的微爆反应。该方法简单、快捷，工艺要求低，易于实现大批量和自动化制备。
[0025]本专利技术中镁粉和PTFE粉的粒径为微米级、毫米级均可，PTFE粉粒径最好小于镁粉粒径，PTFE分解温度要低于600℃，且能完全分解。
[0026]以质量百分含量计，包覆镁粉中镁的含量在97％以上。
[0027]包覆镁粉的制备方法包括：在空气或惰性气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE
粉混合后的反应产物。惰性气氛包括氮气和氩气中的一种。具体的反应温度包括：温度由室温以10～40℃/min的升温速率加热到600℃后停止加热，温度自然下降到室温后即得。
[0028]优选的，具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，包括：镁粉与PTFE粉的质量比为4:1混合后，在空气气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。
[0029]优选的，具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，包括：镁粉与PTFE粉的质量比为19:1混合后，在氮气或氩气气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。两者的包覆过程，在不同的气氛下，原料的用量比例是不同的。
[0030]更优选的制备方案，包括如下步骤：
[0031](1)称取一定比例的镁粉和PTFE粉，将二者混合均匀放入陶瓷坩埚中，镁粉与PTFE的质量比在95:5
‑
80:20之间；
[0032](2)将混合后的镁/PTF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，其特征在于，所述的包覆镁粉的制备材料包括镁粉和PTFE粉，镁粉与PTFE粉的质量比为(19～4):1；所述的包覆镁粉由镁颗粒及表面包覆层形成；所述的表面包覆层为PTFE高温分解后产生的含氟物质与镁颗粒表面氧化层或镁反应后得到的一层含有氟、氧和镁元素的复合包覆层。2.根据权利要求1所述的具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，其特征在于，以质量百分含量计，所述的包覆镁粉中镁的含量在97％以上。3.根据权利要求1或2所述的具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，其特征在于，所述的包覆镁粉的制备方法包括：在空气或惰性气氛下，常压并于600℃下，镁粉与PTFE粉混合后的反应产物。4.根据权利要求3所述的具有燃烧微爆效应的包覆镁粉，其特征在于，具体的反应温度包括：室温下由10～40℃/min的升温速率加热到600℃后停止加热，使温度自然下降到室温后即得。5.一种具有燃烧微爆效应的包覆镁粉制备方法，其特征在于，包括：镁粉与PTFE粉的质量比为(19...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓，赵凤起，仪建华，秦钊，李海建，王长健，孙志华，许毅，陈超，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：