本发明属于有色金属铝材料及含能材料制备，更具体地说，本发明涉及一种改性铝粉及含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法。
背景技术：
1、目前，固体推进剂作为火箭和导弹发动机的主要动力来源，在航空航天和现代化导弹技术中发挥着重要作用，众多学者围绕其开展了许多的研究。固体推进剂的配方主要由粘结剂、氧化剂、单质金属燃烧物以及其它功能型药剂组成，配方中每一个组分的性能都会对固体推进剂的整体性能产生影响。因此推进剂系统的配方选取对固体推进剂性能的是否优异起到决定性的作用。
2、rdx作为常见的硝胺基军用炸药之一，具有强大的爆炸威力和高能量密度等特性被广泛用于武器系统和固体推进剂的高能填料。但是由于目前工业级的rdx表面粗糙，晶体内部缺陷大且分散性较差等原因极大的限制其在武器系统和固体推进剂中的应用。到目前为止，对rdx采用改性的策略是解决这问题的有效策略。利用球形化、采用粘结剂包覆等手段改善rdx的性能，使其具有更高的能量输出以及更好的安全性能；对rdx的应用有着重大的研究意义。ap作为固体推进剂中应用最广泛的一种氧化剂，它的热分解性能和燃烧性能对于固体推进剂的性能都会产生巨大的影响。但由于ap的高温分解峰温度较高、高低温分解峰之间温度差距较大导致放热不集中，ap作为固体推进剂中重要的成分，其热分解性能和燃烧性能对整体推进剂的性能起着至关重要的作用。然而，目前存在的问题是高温分解峰温度较高且放热不够集中，进而影响固体推进剂的点火延迟时间、燃烧速率以及能量释放性能。这些问题需要得到有效解决才能进一步提升固体推进剂的性能。因此对ap的热分解过程进行催化，使其热分解温度降低进而提高热性能以及使能量释放更加集中。现有的研究大多数都是采用纳米金属粉末或者金属氧化物做催化剂对ap的分解温度起到降低作用以及提高ap的燃烧速率。有研究采用al粉催化ap的热分解过程，有效的降低了ap热分解过程的活化能，且最大降低了17.6％，同时反应速率常数提升了32.5％；极大的提升了ap热分解过程的反应速率和能量释放效率。zhou等人以pda为生物粘合剂，同时制备了al@ap和al@ap/cuo两种核壳结构的复合物，两种复合物均有效的降低了点火延迟时间和实现燃速可控调节的功能化。由此可见，往ap的固体推进剂配方中加入金属或者金属氧化物能够有效的促进ap的热分解性能和能量释放速率。
3、随着推进剂系统的发展，对固体推进剂的能量性能提出了更高的要求，因此为进一步增强固体推进剂中的能量性能，往固体推进剂中加入金属粉末是一种有效的策略。其中纳米铝粉因其具有反应的比表面积大、组分间传热传质距离小，点火延迟期短的优势受到研究者的关注。但由于al粉表面由al2o3壳层，会降低能量性质，限制其应用。目前有研究采用全氟辛酸(apfo)对腐蚀n-al粉表面壳层，不仅成功降低了表观活化能，还成功增加了n-al能量输出性能。纳米复合燃烧催化剂中的不同颗粒往往会相互作用，从而对推进剂系统中的其它组分起到一定的催化作用。对于复合含能材料来讲，目前改善复合物性能的最佳形貌是综合各组分设计出核壳结构的复合物，而以核壳结构的复合材料不仅能够保留组分自身的优异性能，还能够通过层层组分间的协同作用共同促进复合材料的性能提升。yan等人采用了pickering乳液法制备了以十二烷胺官能化石墨烯(amgo)为表面活性剂，制备了以adn为内核的adn@amgo核壳结构复合材料，热分解催化效果显著。其中pickering乳液因其制备简单、稳定性高、生物相容性强而成为研究热点。并且pickerin乳液法由于纳米颗粒作为表面活性剂链接油水相中的物质，可以使得不用再添加其它的非含能组分功能添加剂，减少了配方中的能量损失；这对于推进剂系统的配方设计是非常重要的。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种改性铝粉，其特征在于，其先由fe2o3对铝粉进行包覆，得到fe2o3包覆的铝粉后，再用全氟十二酸对fe2o3包覆的铝粉进行改性。
3、一种改性铝粉的制备方法，包括以下步骤：
4、s11、使用fe2o3对铝粉进行包覆，得到fe2o3包覆的铝粉；
5、s12、将全氟十二酸溶解于乙酸乙酯中，将fe2o3包覆的铝粉分散于环己烷中；
6、s13、在磁力搅拌下，缓慢将含全氟十二酸的乙酸乙酯滴入含fe2o3包覆的铝粉的环己烷中，随后继续搅拌反应，过滤，用环己烷多次洗涤，放至烘箱烘干2～6h，得到改性铝粉。
7、优选的是，其中，所述s11中，使用fe2o3对铝粉进行包覆的具体方法包括：向浓度为0.1～0.5mol/l的硝酸铁溶液中加入氨水，并进行搅拌，待有沉淀生成时，持续搅拌并加入铝粉和聚氧乙烯醚，以50～120khz的频率超声振荡10～20min，静置陈化6～24h后固液分离，对分离出的固体粉末进行洗涤、真空冷冻干燥，随后在氩气氛围以2～4℃/min的升温速率升温至500～900℃，煅烧1～3h，得到fe2o3包覆的铝粉；其中硝酸铁和氨水的物质量之比为1:1～2，铝粉的质量、氨水、聚氧乙烯醚的质量之比为2～3:1:0.05～0.2。
8、优选的是，其中，所述s12中，全氟十二酸、乙酸乙酯、铝粉和环己烷的质量体积比为0.01g:10～30ml:1g:100～300ml。
9、优选的是，其中，所述s13中，磁力搅拌转速为200～600rpm；搅拌反应时间为1～3h。
10、一种含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法，包括：将环三亚甲基三硝胺加入溶剂中超声溶解，得到环三亚甲基三硝胺溶液；将高氯酸铵溶解在水中，得到高氯酸铵溶液，将高氯酸铵溶液滴加进环三亚甲基三硝胺溶液中，超声，加入改性铝粉，再次超声，静置后进行真空冷冻干燥，得到零氧平衡核壳复合含能材料zero-em-rdx@al/ap。
11、优选的是，其中，所述溶剂为乙酸乙酯。
12、优选的是，其中，环三亚甲基三硝胺、溶剂、高氯酸铵、水、改性铝粉的质量体积比为0.1～0.15g:2～6ml:0.05～0.1g:2～16ml:0.01～0.3g。
13、优选的是，其中，环三亚甲基三硝胺加入溶剂后的超声时间为4～10min；
14、高氯酸铵溶液滴加进环三亚甲基三硝胺溶液后的超声时间为1～5min；
15、加入改性铝粉后的超声时间为5～15min，静置时间为0～40min。
16、一种含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料，包括：
17、内核，其材质为环三亚甲基三硝胺；
18、外壳，其包覆在所述内核的外部，所述外壳为改性铝粉和高氯酸铵的复合材料。
19、本发明至少包括以下有益效果：
20、本发明在使用全氟十二酸对铝粉进行改性前，先用fe2o3对铝粉进行包覆，得到fe2o3包覆的铝粉，然后对fe2o3包覆的铝粉使用全氟十二酸进行修饰，最后通过皮克林乳液法制备得到零氧平衡核壳复合含能材料；在fe2o3包覆的过程中，使用聚氧乙烯醚作为分散剂，降低了铝粉之间的团聚性，使得fe2o3在铝粉表面进行均匀包覆，提高了fe2o3对铝粉包覆的紧密型；fe2o3对铝粉包覆，提高了零氧平衡核壳复合含能材料的能量释放速率和燃烧性能，能量释放更加集中。
21、本发明基于核壳结构在含能材料领域的多重优势，设计了以rdx为内核，铝和高氯酸铵(ap)的复合粒子为壳层的复合材料。通过全氟十二酸修饰的铝粉，改变其表面活性及亲水亲油的性质；采用pickering乳液法制备了rdx@al/ap核壳结构的复合物。确定乳液稳定性的最佳条件为：油水体积比为2:5、20wt％的改性al粉、静置时间在20min以内。
22、(1)热性能测试表明：采用pickering乳液法制备的零氧平衡的rdx@al/ap不仅能够对原料rdx和ap的的热分解过程起到催化作用，而且随着al粉比例的增加，对ap热分解过程催化效果更加显著。
23、(2)燃烧测试表明：对比物理混合样品，采用pickering乳液法制备零氧平衡的rdx@al/ap复合材料燃烧时间从1473ms缩短至540ms，燃烧更快、能量释放时间集中、组分间传热传质距离更短。这充分体现了采用零氧平衡配比的核壳复合含能材料能够有效的提高能量释放速率和效率，充分展现出复合含能材料的高能量水平密度的优势。同时随着al粉含量的增加，燃烧时间更短，燃烧过程更加猛烈；特别是当al粉占比达到20wt％时，rdx@al/ap样品出现爆燃现象。
24、(3)感度测试结果表明：对比原料rdx，rdx@al/ap的h50从14.49cm提升至24.29cm，提升了复合材料对抗冲击感度的性能；但因为复合物表面粗糙等因素使其摩擦感度有略微的提升。在不加入非含能添加剂的情况下，采用固体颗粒表面活性剂能够有效保证复合材料的能量性能。以零氧平衡配比为设计基础，制备的核壳结构复合含能材料能够不仅能够发挥各组分的优异性能，还能有效的提升能量释放性能，进而提升复合材料的热分解性能和燃烧性能。同时核壳结构的形貌优势改善复合含能材料的安全性能，为pickering乳液法制备核壳结构的高性能复合材料是一种有效的策略，为rdx/al基复合材料在固体推进剂的应用方向提供了一种思路。
25、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种改性铝粉，其特征在于，其先由fe2o3对铝粉进行包覆，得到fe2o3包覆的铝粉后，再用全氟十二酸对fe2o3包覆的铝粉进行改性。
2.一种如权利要求1所述的改性铝粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的改性铝粉的制备方法，其特征在于，所述s11中，使用fe2o3对铝粉进行包覆的具体方法包括：向浓度为0.1～0.5mol/l的硝酸铁溶液中加入氨水，并进行搅拌，待有沉淀生成时，持续搅拌并加入铝粉和聚氧乙烯醚，以50～120khz的频率超声振荡10～20min，静置陈化6～24h后固液分离，对分离出的固体粉末进行洗涤、真空冷冻干燥，随后在氩气氛围以2～4℃/min的升温速率升温至500～900℃，煅烧1～3h，得到fe2o3包覆的铝粉；其中硝酸铁和氨水的物质量之比为1:1～2，铝粉的质量、氨水、聚氧乙烯醚的质量之比为2～3:1:0.05～0.2。
4.如权利要求2所述的改性铝粉的制备方法，其特征在于，所述s12中，全氟十二酸、乙酸乙酯、铝粉和环己烷的质量体积比为0.01g:10～30ml:1g:100～300ml。
5.如权利要求2所述的改性铝粉的制备方法，其特征在于，所述s13中，磁力搅拌转速为200～600rpm；搅拌反应时间为1～3h。
6.一种含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法，所述改性铝粉由权利要求2-3所述的改性铝粉的制备方法制备得到，其特征在于，包括：将环三亚甲基三硝胺加入溶剂中超声溶解，得到环三亚甲基三硝胺溶液；将高氯酸铵溶解在水中，得到高氯酸铵溶液，将高氯酸铵溶液滴加进环三亚甲基三硝胺溶液中，超声，加入改性铝粉，再次超声，静置后进行真空冷冻干燥，得到零氧平衡核壳复合含能材料zero-em-rdx@al/ap。
7.如权利要求6所述的含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯。
8.如权利要求6所述的含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法，其特征在于，环三亚甲基三硝胺、溶剂、高氯酸铵、水、改性铝粉的质量体积比为0.1～0.15g:2～6ml:0.05～0.1g:2～16ml:0.01～0.3g。
9.如权利要求6所述的含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法，其特征在于，环三亚甲基三硝胺加入溶剂后的超声时间为4～10min；
10.一种含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料，其由权利要求6-9任一项所述的含改性铝粉的零氧平衡核壳复合含能材料的制备方法制备得到，其特征在于，包括：
