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球形纳米CuO@AP核壳粒子的制备与性能表征

2021-02-26孙森森曹新富于浩淼张志苗王德齐高建兵李凤生

火炸药学报 2021年6期

孙森森,曹新富,于浩淼,张志苗,王德齐,高建兵,刘 杰,李凤生

(1.南京理工大学 化学与化工学院&国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏 南京 210094;2.内蒙合成化工研究所,内蒙古 呼和浩特 010010)

引 言

高氯酸铵(AP)作为复合固体推进剂常用的氧化剂,主要为推进剂燃烧提供所需的氧气,其热分解性能直接影响推进剂的燃烧性能。AP粒径减小,热分解放热反应加快,推进剂燃速提高。但是AP粒径减小,表面能升高,吸湿性增强,机械感度升高,导致在制备、贮存和运输过程中易发生团聚结块现象,并存在安全隐患[1-2]。由此可见,仅仅将AP超细化是不够的。研究表明,超细球形AP的吸湿性、热稳定性和安全性等都有显著提高[3-6]。

纳米燃烧催化剂具有粒径小、比表面积大及催化活性高等优点,只需加入少量,就可以有效调节推进剂的燃烧速度和压强指数[7-9]。但是由于其表面能高,极易团聚或吸附而很难均匀分散在固体推进剂中,影响实际使用效果[10]。固体推进剂中常用的纳米金属氧化物燃烧催化剂主要有纳米CuO、纳米Fe2O3、纳米TiO2等。CuO具有狭窄的能隙(约1.21eV),在催化领域备受关注[11]。目前采用将纳米燃烧剂与AP复合的方式来解决纳米燃烧催化剂的团聚问题。张正金等[12]通过直接研磨法、超声辅助法、溶剂-非溶剂法3种不同的方法制备超细Pb2Fe(CN)6/AP复合粒子。结果表明,溶剂-非溶剂法的复合效果较好,高温分解温度由446.3℃降至379.1℃,高温分解活化能降低14.2%。Elbasuney S等[13]采用水热法制备了胶体CuO纳米粒子,通过共沉淀法将合成的胶体CuO粒子有效包覆在AP粒子上,采用DSC和TGA技术研究了CuO颗粒对AP热行为的影响,结果表明AP的两个主要放热分解峰合并成一个单峰,总放热量增加了53%。……

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