含氟納米鋁熱劑的制備及反應(yīng)特性的研究.pdf

1、納米鋁粉(n-Al)是納米鋁熱劑中應(yīng)用最為廣泛的金屬燃料。n-Al在生產(chǎn)、存儲(chǔ)以及燃燒過程中，往往會(huì)在顆粒表面型成Al2O3氧化層從而阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，使納米鋁熱劑的反應(yīng)性能受到影響。除此之外，納米鋁熱劑在加工和使用過程中還存在顆粒極易團(tuán)聚和藥柱強(qiáng)度較低等問題，都在一定程度上制約了其在含能材料中的應(yīng)用。本文主要針對(duì)以上問題開展了系統(tǒng)的研究。
　　設(shè)計(jì)了一種新型的n-Al/FeF3納米鋁熱劑，并對(duì)其熱分解過程和燃燒性能進(jìn)行了研究。研究

2、結(jié)果表明:n-Al/FeF3主反應(yīng)的起始反應(yīng)溫度比n-Al/n-Fe2O3納米鋁熱劑低，分別為410℃和529℃。n-Al/FeF3比n-Al/n-Fe2O3納米鋁熱劑反應(yīng)更完全，二者反應(yīng)方程式分別為Al+FeF3=AlF3+Fe和2Al+9Fe2O3=Al2O3+6Fe3O4。n-Al/FeF3納米鋁熱劑的反應(yīng)熱更高，為1824 J g-1，是n-Al/n-Fe2O3納米鋁熱劑放熱量的8.4倍。n-Al/FeF3納米鋁熱劑燃燒時(shí)比n-

3、Al/n-Fe2O3納米鋁熱劑有更大、更明亮的火焰。當(dāng)兩種鋁熱劑組成均為化學(xué)計(jì)量比時(shí)，10 mg n-Al/FeF3樣品燃燒的平均時(shí)間為38.7 ms;而10mg n-Al/n-Fe2O3樣品燃燒的平均時(shí)間為55.2 ms。
　　研究了一系列含氟高聚物納米鋁熱劑(納米鋁熱劑:n-Al/n-CuO、n-Al/n-Fe2O3、n-Al/n-Co3O4和n-Al/n-NiO;含氟高聚物:聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE))的

4、熱分解過程。通常研究認(rèn)為含氟高聚物在納米鋁熱劑的反應(yīng)過程中僅作為氧化劑，而本研究修改了這種傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。研究結(jié)果表明:在鋁熱劑反應(yīng)過程，含氟高聚物中的氟元素將n-Al氧化生成氟化鋁;氫、碳元素將金屬氧化物還原生成水和二氧化碳。n-Al/n-CuO/PVDF和n-Al/n-CuO/PTFE納米鋁熱劑燃燒性能的研究結(jié)果表明:向n-Al/n-CuO納米鋁熱劑中加入PVDF和PTFE可以提高樣品定容燃燒的最大壓力（PVDF最高提高86％，PTFE最

5、高提高54％），并在一定范圍內(nèi)提高其燃燒速率（PVDF最高提高13％，PTFE最高提高145％）。
　　采用靜電噴霧法/紡絲法分別制備了結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型n-Al/n-CuO/PVDF含能復(fù)合薄膜（由納米鋁熱劑層和PVDF增強(qiáng)層交替組成的多層復(fù)合薄膜）和纖維增強(qiáng)型n-Al/n-CuO/PVDF含能復(fù)合薄膜（由納米鋁熱劑基體包裹PVDF納米纖維組成的復(fù)合薄膜），并對(duì)所制得的薄膜材料進(jìn)行了燃燒性能和機(jī)械性能研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在納米鋁熱劑薄膜