关键词： 离子液体   纳米铝粉   制备   安全环保   异常长大  

摘要： 为解决纳米铝粉制备能耗大、粒径控制困难、污染严重的问题,在摩尔比为2∶1的氯化铝‑氯化‑1‑乙基‑3‑甲基咪唑(AlCl_(3)‑EMIC)离子液体中加入二异丁基氢化铝(DIBAL),以液相化学法绿色安全的制备纳米铝粉。采用X射线衍射(XRD)、纳米粒度检测、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和线性扫描伏安法(LSV)等方法对纳米铝粉进行表征,并探究其长大过程及反应机理。结果表明,DIBAL浓度为0.25 mol·L^(-1)、反应时间为0.5 min时获得无团聚且粒径均匀的40~100 nm铝粉,相比其他液相化学法获得粒径更均匀;不同DIBAL浓度下铝粉生长均存在异常长大现象,其原因与Ostwald熟化有关;并且,AlCl_(3)‑EMIC离子液体不仅是反应介质,同时也是纳米铝粉的Al源。

关键词： 硅橡胶   银包覆铝粉   镍包覆铝粉   电磁屏蔽  

摘要： 采用银包覆铝粉和镍包覆铝粉为导电填料,将其与液体硅橡胶分别混合制备了两种导电硅橡胶复合材料,系统研究了两种金属包覆铝粉在不同填充量下对其硅橡胶复合材料微观形貌、导电网络结构、电导率、机械性能以及电磁屏蔽性能的影响。银及镍包覆铝粉均能在硅橡胶基体中获得良好分散并形成导电网络,从而赋予硅橡胶导电性能并能较好保留其柔性和变形能力。在适宜的粒子填充量下,两种金属包覆铝粉填充硅橡胶复合材料在2~18 GHz范围内都显示出优异的屏蔽性能,其中银包覆铝粉质量分数在75%填充量下复合材料的平均屏蔽效能可达120 dB。对电磁波的反射作用是两种金属包覆铝粉填充硅橡胶复合材料的首要屏蔽机制,电导率依然是主导其屏蔽效能的重要因素。

关键词： 铝粉   石墨烯   燃烧性能   燃烧效率  

摘要： 为了考察石墨烯包覆对微米铝粉燃烧性能的影响规律,利用氧化还原法制备少层还原石墨烯,并采用原位还原法制备石墨烯复合铝粉,用XRD、SEM、XPS、氧弹量热法等手段分析石墨烯对铝粉的包覆效果,比较了铝粉和复合铝粉的燃烧效率。结果表明:5 nm石墨烯包覆层的铝粉较纯铝粉表现出更优异的燃烧性能,质量燃烧热为24532 J/g,燃烧效率达到80.32%,远超纯铝粉的63.31%。基于对复合铝粉燃烧产物的表征结果,对石墨烯影响铝粉燃烧性能的机理作出了合理推测,认为石墨烯的导热性和较大的比表面积加速了铝粒子的热量传导,提升了活性铝粒子的反应参与度。

关键词： 包膜铝粉   低发射率   隔热涂层   红外隐身  

摘要： 针对车辆等装备的低温热源部位红外隐身受限于红外特性屏蔽与可见光隐身特性兼容的难点,提出了一种基于包膜铝粉技术的低明度低发射率涂层制备方法。首先,利用油酸刻蚀包膜铝粉,显著降低了铝粉的明度,同时不影响其发射率性能;然后,利用包膜铝粉与玻璃微珠、红外透明颜料、树脂等相结合,成功制备了明度低于38、8~12μm发射率低于0.48的红外隐身涂层,并将该涂层应用于车辆轮毂以及舰船模型的喷涂。结果表明:该方法所制备的涂层在显著降低目标亮度的同时,还能有效屏蔽目标的红外辐射特性,达到良好的光学与红外兼容隐身效果,可用于车辆等装备的低温热源部位红外隐身。

关键词： 铝粉   片状   球状   包覆改性   水性涂料   贮存稳定性  

摘要： 以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了应用于水性涂料体系的SiO_(2)包覆改性铝粉,通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和析氢试验对改性铝粉的表面形貌、成分和在水性涂料中的稳定性进行表征,通过长期贮存试验和电化学测量技术考察了含铝粉涂层的贮存稳定性和耐蚀性。结果表明:改性铝粉表面形成了致密的SiO_(2)保护膜,而球状铝粉的包覆效果要好于片状铝粉。经50℃析氢试验100 h后,1 000目和2 000目的改性球状铝粉的析氢量较改性前下降了99%以上。以改性球状铝粉制备的水性涂料放置6个月后状态良好,其涂层与含未包覆铝粉的涂层相比具有更好的耐蚀性。

关键词： 高性能铝粉   彩色铝颜料   包覆改性   复合材料   耐碱性  

摘要： 片状铝粉因其强烈的金属光泽和闪光视觉感成为应用最广泛的金属颜料,高性能的铝颜料在各个领域深受欢迎。随着社会的发展,单一的纯银色耐腐蚀铝颜料已经逐渐满足不了环保的高要求以及人们的审美观念,高性能铝粉颜料,例如彩色铝颜料,是各个领域迫切需求的。在本文中,我们通过对铝粉的表面着色化、功能化结构构筑设计,从三类不同类型的颜料出发,制备了三种高性能铝粉。论文主要包括以下几个部分:（一）设计了一种无机-有机杂化包覆的高性能彩色铝粉。以片状铝粉、硫代乙酰胺（TAA）和五水四氯化锡（5H2O·Sn Cl4）为原料,通过一步溶剂热法在铝粉表面生长二硫化锡,制备了一种高闪光性的金色铝粉。采用原位聚合法在金色铝粉上包覆了一层由三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）和甲基丙烯酸三氟乙酯（TFEMA）形成的含氟聚合物膜,制备了无机颜料着色-有机含氟膜封装的高性能铝粉。硫源是二硫化锡片层生长的关键,反应条件可以改变二硫化锡生长的状态及片层间隙,从而改变样品的颜色。FESEM、EDS、XPS等结果证明了杂化包覆的高性能铝粉成功制备。制备的金色铝粉色彩鲜艳,光泽度优异;杂化包覆型铝粉耐碱性优异,能抵御5 wt%碱液的侵蚀,对基材有很好的保护作用。（二）设计了一种色彩鲜艳的乙烯基砜型活性染料封装的高性能水性彩色铝粉。采用溶胶-凝胶法,利用乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）作为改性剂,在片状铝粉表面引入了乙烯基改性层。活性蓝19（RB-19）作为典型的乙烯基砜型活性染料,在铝粉表面发生聚合反应,得到RB-19封装的高性能水性彩色铝粉。优化了最佳制备条件,反应条件可以调控最终样品的颜色。FESEM、TEM、XPS等测试结果证实了乙烯基改性层和染料层的存在。RB-19在铝粉表面呈针织花样结构,染料层致密均匀,赋予了铝粉表面润湿性及耐腐蚀性能。制备的高性能铝粉色彩鲜艳,耐碱性优异,72 h内在5 wt%碱液中没有析氢行为。（三）设计了一种化学性质稳定的色彩鲜艳的有机颜料着色的彩色铝粉。采用聚苯乙烯磺酸钠（PSS）作为分散改性试剂,通过球磨机的作用力,对喹吖啶酮红、酞菁蓝等有机颜料表面富集阴离子,然后通过铜离子将分散改性的有机颜料锚定在铝粉表面,制备出颜色鲜艳的彩色铝粉。通过粒径分析优化最佳有机颜料改性条件,有机颜料在醇水体系中分散粒径降低至650 nm左右。FESEM、XPS等测试结果证实了该方法可以使得鲜艳的有机颜料着色在铝粉表面。所制备的彩色铝粉色彩鲜艳,光泽度好,装饰效果优异。

关键词： 真空感应气雾化   限制式喷嘴   输液管堵塞   球形铝粉   雾化实验  

摘要： 真空感应熔炼气雾化技术是金属粉末的工业生产中性价比较高且应用广泛的方法之一,目前使用该方法制备的粉末依旧存在粒度分布宽、细粉收得率低、卫星颗粒多等不足之处。为了进一步提高粉末的性能,近年来研究的重点主要集中在雾化机理研究和工艺优化等方面,而忽略了设备设计缺陷对雾化工艺及粉末品质的影响。本文在对真空气雾化系统进行综合调试的基础上,依据现有粉末体系的设计理念,对气雾化系统与装置的不足之处进行优化改进。在纯气体条件下研究了不同参数对喷嘴中轴压力的作用机制与影响规律,并在压力测试结果的指导下,通过雾化实验确定了工艺参数对粉末粒度分布、细粉收得率和粉末形貌的影响。研究结果如下:喷嘴中轴正、负压区的形成是气流卷吸与散射共同作用的结果,输液管尖端处的压力P'比熔体重力产生的液压P大时,气流在压力差的作用下通过输液管流向保温坩埚,输液管不会发生堵塞的基本条件是P'50由155.55μm减小到83.525μm,减小了46.3%,粒径小于200μm的铝粉收率由36.5%提高至59.8%。熔体温度主要影响熔体的表面张力与粘度,铝液温度由800℃增加到850℃时,D50由111.669μm减小到103.221μm,粒径小于200μm的铝粉的收得率由49.75%增加到53.64%。伸出长度的不同会改变输液管的尖端压力,熔体流动受到尖端压力的强烈影响,输液管伸出长度为21 mm时,熔体流动受到反向气流的阻碍,熔体的质量流量最小,气液比最大为9.7,雾化得到的粉末D50最小为70.436μm,粒径200μm以下的粉末收得率最高为67.3%。毛细阻力与输液管的直径成反比,输液管直径为3.5 mm时,D50最小为90.278μm,粒径小于200μm的球形铝粉的收得率最高为53.67%,粉末具有很高的球形度。喷嘴雾化夹角为30°时,铝粉的粒径分布较窄,5～100μm范围内的铝粉占据了60%以上,粒径小于200μm的铝粉总收得率最高为59.8%,更适合实际的雾化过程。优化后的工艺参数为:气压3 MPa,熔体温度850℃,输液管伸出长度21 mm,输液管直径3.5 mm,喷射夹角为30°。

关键词： 复合铝粉   固体推进剂   过渡金属   液相还原法   HTPB  

摘要： 铝粉因具有高活性、良好的燃烧性能和高密度等优势被广泛应用于固体推进剂领域。铝粉表面常被氧化,导致活性铝含量降低,影响其燃烧性能。对铝粉进行包覆改性是提高释能效率、优化固体推进剂能量与燃烧性能的有效手段。过渡金属对固体推进剂组分具有良好的催化效果,过渡金属的引入可以提高Al粉的抗氧化性能,还可以改善推进剂的燃烧特性。此外,选择推进剂中的粘合剂组分端羟基聚丁二烯(HTPB)进行二次包覆,可进一步阻止复合铝粉的氧化,也有利于压装成型。本文采用一锅法对微纳米Al粉进行过渡金属(Ni、Co)和HTPB的双包覆,得到微纳米复合粒子(HTPB/M/Al)。具体研究内容可分为以下几个方面:1.双包覆微米复合粒子(HTPB/Ni/μAl)的制备。以水合肼为还原剂,采用一锅法制备HTPB/Ni/μAl,并通过红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(Diffraction of X-rays,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(Thermal Gravimetric,TG)和差式扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)等表征手段对其结构、形貌和热性能进行分析。结果表明,部分μAl球被还原出的Ni包覆,但并未达到完全包覆,HTPB包覆在Ni/μAl表面,整体呈现核-壳结构,HTPB和Ni的包覆有效地阻止了μAl的氧化。***/Ni/n Al纳米复合粒子的制备。采用与HTPB/Ni/μAl相同的工艺制备了HTPB/Ni/n Al复合粒子,并对其结构、形貌和热性能进行分析。结果表明,包覆没有改变复合粒子内部的晶型和骨架。HTPB/Ni/n Al和微米复合粒子一样呈现明显的核-壳结构。3.通过DSC、TG-DTA对HTPB/Ni/Al的热性能和热氧化动力学进行探究。热性能研究表明,包覆Ni能够促进铝粉的氧化放热过程,尤其是高温氧化过程。而HTPB包覆可以提高活性铝含量,使HTPB/Ni/Al中Al的氧化放热焓相比纯Al和Ni/Al均有所提高,改善了Al粉的能量释放;对高氯酸铵(AP)的热氧化催化研究表明,双包覆降低了氧化过程的表观活化能,促进了AP的分解。***/Ni/n Al的感度测试结果表明,经HTPB和Ni的有机-无机双包覆后,复合粒子的撞击感度和摩擦感度都有所降低,提高了复合粒子的安全性能。5.类比Ni包覆过程,探究了过渡金属Co对微纳米Al的包覆效果,得到了微纳米钴系列复合粒子(HTPB/Co/Al)。结果表明,HTPB/Co/Al同样可以阻止Al的氧化,降低表观活化能,提高能量释放速率,对AP有热分解催化作用。

关键词： 氧化锌   铝粉   无机涂料   硅酸钾   防腐性能  

摘要： 以5.5模高模数硅酸钾、硅丙乳液、氧化锌和铝粉为主要原料制备铝粉掺杂氧化锌水性无机防腐涂料。通过物理力学实验和电化学实验研究铝粉掺量对涂料黏度、附着力、冲击强度、黏结性能和防腐性能的影响,并通过表征涂料微观形貌和物相组成探讨其防腐机理。结果表明:当铝粉掺量为25%时,铝粉掺杂氧化锌水性无机涂料的综合性能较优;在3.5%NaCl溶液中浸泡7 d后,其极化电阻较对照组高出39622Ω·cm^(2)。铝粉掺杂氧化锌水性无机涂料的防腐机理主要为物理屏蔽作用和阴极保护作用。