一种制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法技术

技术编号：44253688 阅读：4 留言：0更新日期：2025-02-11 13:51

本发明专利技术公开了一种制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，包括：将硼粉和4,4,‑6,6‑四(叠氮基)肼‑1,3,5‑三嗪(或环四亚甲基四硝胺)加入到硝化纤维素溶液中，得到混合溶液；将混合溶液加入到60‑65℃的表面活性剂溶液中，得到含高能化合物的硼基复合微粒。本发明专利技术制备方法，将油相通过不锈钢针头注入水相从而得到具有水包油结构的稳定的胶束粒子，再通过快速热交换使胶束粒子热胀冷缩成形含高能化合物的硼基复合微粒。本发明专利技术合成方法安全、简单、高效，易于工业化生产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含能材料，特别涉及一种制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法。

技术介绍

1、硼粉因其具有高质量热值和体积热值在燃料领域具有广泛的应用前景，作为燃烧剂使用，或富硼燃料用作冲压发动机的动力源，其燃烧效果和能量释放效率严重影响冲压发动机的载荷和机动性。

2、硼粉表面具有低熔融温度和高挥发温度的氧化层，并在空气中吸湿而产生少量硼酸晶体，这些杂质的存在严重地阻碍了硼粉的燃烧进程并显著降低其燃烧效率。如何有效解决硼粉燃烧过程中的这些阻碍成为当前研究的重点。现阶段使用各种含能材料、含氟化合物、金属氧化物等功能组分进行界面改性，在功能组分的作用下氧化硼被转化固相/气相产物或加速氧化硼的离去过程，在一定程度上增强硼粉的燃烧效果。但目前所报道的方法存在界面结合能力弱，制备方法复杂等缺陷，无法用于大规模生产。

技术实现思路

1、为克服现有技术中富硼燃料存在界面结合能力弱、燃烧效率低的问题，本专利技术的目的是提供一种制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，有效地引入高氮含能材料和高能炸药，该方法操作简单，制备过程稳定，所制备的复合颗粒中各单元紧密贴合，界面结合能力增强，燃烧效率显著提高，并且具有良好的分散性，更易于进一步的处理和应用。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、一种制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，包括以下步骤：

4、将硼粉和4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪加入到硝化纤维素溶液中，或将硼粉和环四

5、将混合溶液加入到60-65℃的表面活性剂溶液中，得到含高能化合物的硼基复合微粒。

6、进一步的，金属硼粉的粒径为0.5-2μm，硝化纤维素的氮含量为12.4％，4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的氮含量为79.1％，环四亚甲基四硝胺的氮含量为37.8％。

7、进一步的，硝化纤维素溶液中的溶剂为乙酸乙酯。

8、进一步的，硼粉的用量为硝化纤维素、硼粉与4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的总质量的70wt％～90wt％；硼粉的用量为硝化纤维素、硼粉与环四亚甲基四硝胺的总质量的70wt％～90wt％。

9、进一步的，4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的用量为硝化纤维素、硼粉与4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的质量的10wt％～20wt％。

10、进一步的，环四亚甲基四硝胺的用量为硝化纤维素、硼粉与环四亚甲基四硝胺的质量的10wt％～20wt％。

11、进一步的，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

12、进一步的，表面活性剂溶液的质量浓度为0.2wt％。

13、进一步的，将混合溶液加入到60-65℃的表面活性剂溶液中，采用滴加的方式进行。

14、一种含高能化合物的硼基复合微粒。

15、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：

16、本专利技术至制备的硼基复合颗粒能够显著提高硼粉的燃烧效率和燃烧热值。本方法通过硝化纤维素在反溶剂中的析出所形成的网状结构，将硼粉和4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪(或环四亚甲基四硝胺)粘连并紧密约束成为均一的复合颗粒。助剂与硼粉在硝化纤维素网络中均匀分布并被紧密约束，界面之间的接触得到极大的提升。同时，该构型增强了复合颗粒的热传递效应，降低了硼粉的氧化温度。此外，硝化纤维素和4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪(或环四亚甲基四硝胺)的相容性得到提高，可以协同作用于加快氧化硼的离去。本专利技术合成方法安全、简单、高效，易于工业化生产。

17、进一步的，硼粉的不规则形貌会影响颗粒的成形过程，因此选用粒径范围在0.5-2μm的微米级颗粒。

18、进一步的，硝化纤维素作为一种含能且具有粘结作用的高分子材料，非常适合用作改性硼粉的助剂。此外，硝化纤维素的分子结构中具有刚性六元环，对于复合颗粒的成形能力有很强的辅助作用，因此粘结剂选用硝化纤维素，且硝化纤维素溶液的浓度为0.016-0.025g/ml。

19、进一步的，4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪(或环四亚甲基四硝胺)作为含能化合物，可以在燃烧过程产生大量气体和碳源，将氧化硼从活性硼表面剥离并与碳源反应生成固相颗粒。因此选用4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪(或环四亚甲基四硝胺)作为另一改性助剂，其含量占总量的0wt％-20wt％。

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【技术保护点】

1.一种制备含高能化合物的硼基复合微的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，金属硼粉的粒径为0.5-2μm，硝化纤维素的氮含量为12.4％，4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的氮含量为79.1％，环四亚甲基四硝胺的氮含量为37.8％。

3.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，硝化纤维素溶液中的溶剂为乙酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，硼粉的用量为硝化纤维素、硼粉与4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的总质量的70wt％～90wt％；硼粉的用量为硝化纤维素、硼粉与环四亚甲基四硝胺的总质量的70wt％～90wt％。

5.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的用量为硝化纤维素、硼粉与4,4,-6,6-四(叠氮基)肼-1,3,5-三嗪的质量的10wt％～20wt％。

>6.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，环四亚甲基四硝胺的用量为硝化纤维素、硼粉与环四亚甲基四硝胺的质量的10wt％～20wt％。

7.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

8.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，表面活性剂溶液的质量浓度为0.2wt％。

9.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，将混合溶液加入到60-65℃的表面活性剂溶液中，采用滴加的方式进行。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述方法制备的含高能化合物的硼基复合微粒。

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【技术特征摘要】

1.一种制备含高能化合物的硼基复合微的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，硝化纤维素溶液中的溶剂为乙酸乙酯。

5.根据权利要求1所述的制备含高能化合物的硼基复合微粒的方法，其特征在于，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐抗震，张慧杰，万冲，秦红红，王晨，孙亮亮，丁莉，陈苏杭，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：

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