本发明涉及一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉、制备方法及其应用，属于含能材料。
背景技术：
1、作为组成固体推进剂的重要组分，金属燃料能够起到提高能量水平的作用。相比于应用广泛的金属燃料铝粉而言，铝锂合金在保持纯铝粉低毒性、低耗氧量、价格低廉等优势的基础上，具有更高的燃烧热值和能量水平，且其在燃烧过程中的“微爆效应”，可有效抑制铝粉的燃烧团聚。同时，铝锂合金可有效减少固体推进剂燃烧过程中hcl气体的释放。但由于活泼金属锂的存在，铝锂合金存在着稳定性差、与推进剂其它组分相容性差等缺点。
2、为了提高铝锂合金的储存稳定性及燃烧效率，并解决其与推进剂其它组分相容性差的问题，研究人员通常采用表面包覆来改性铝锂合金粉。氟化物包覆层的热分解产物可以与铝锂合金粉表面的氧化铝发生预点火反应，有利于团聚的减少及燃烧效率的提升；铝热剂包覆层依靠与铝之间的置换反应，有利于降低点火延迟和提高热量的释放；有机物包覆层通过与铝锂合金表面进行化学键合作用，可以大大提高储存稳定性。由于包覆层本身不含能，单独对铝锂合金粉进行包覆会在一定程度上降低整个体系的能量，故包覆层组分的设计仍需进一步改善。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉、制备方法及其应用。通过带有环氧基团的环氧基硅烷及氟原子数≥9的氟硅烷与合金粉表面的脱水缩合形成al-o-si键，加之两种硅烷之间的缩聚反应所形成的si-o-si键，可在合金粉表面形成一层致密的包覆膜，在提高合金粉储存稳定性的同时，也赋予了其一定的可修饰化功能，再经过聚叠氮缩水甘油醚与环氧基硅烷之间的开环加成反应，构筑第二层包覆膜结构，显著提高了合金粉的能量性能。包覆后的铝锂合金粉具有良好的稳定性、疏水性以及较高的能量水平，可作为金属燃料用于固体推进剂中，提高推进剂的能量释放性能与燃烧性能。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
3、一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，铝锂合金粉表面的包覆物为氟原子数≥9的氟硅烷、环氧基硅烷和聚叠氮缩水甘油醚(gap)，氟硅烷水解后形成的羟基与铝锂合金粉表面的游离羟基之间的脱水缩合形成al-o-si键，f原子与al之间形成范德华力，使氟硅烷包覆在铝锂合金粉表面；环氧基硅烷通过al-o-si键与铝锂合金粉连接，同时氟硅烷与环氧基硅烷缩聚形成si-o-si键紧密包覆在铝锂合金粉表面；gap通过端羟基与环氧基硅烷上的环氧基团开环加成接枝在最外层，最终形成具有双层包覆层的铝锂合金粉。
4、优选的，所述氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟己基三氯硅烷、全氟辛基甲基二甲氧基硅烷和九氟己基三甲氧基硅烷中一种以上。
5、优选的，所述环氧基硅烷为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
6、优选的，所述gap的分子量为800～1400。
7、优选的，所述铝锂合金粉中铝的质量分数为90％～98％。
8、优选的，所述铝锂合金粉的粒径为5μm～50μm。
9、一种本发明所述的双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，方法步骤包括：
10、(1)将氟原子数≥9的氟硅烷溶于第二有机溶剂中得到溶液a，将环氧基硅烷溶于第一有机溶剂中得到溶液b；
11、(2)将铝锂合金粉加入第三有机溶剂中，搅拌分散均匀，加入溶液a，搅拌反应10～30min后，加入溶液b，继续搅拌反应1～1.5h，搅拌结束后，抽滤、洗涤、干燥得到双硅烷包覆的合金粉；
12、(3)将双硅烷包覆的合金粉加入第四有机溶剂中，然后加入gap和催化剂，搅拌反应2～3h，搅拌结束后固液分离，干燥后得到一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆的铝锂合金粉。
13、优选的，所述第一有机溶剂、第二有机溶剂、第三有机溶剂分别为乙酸乙酯、正己烷、丙酮或二氯甲烷。
14、优选的，所述第三有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃或n,n-二甲基甲酰胺。
15、优选的，所述催化剂为三氟化硼乙醚、三乙胺或三氯化铋。
16、优选的，所述氟硅烷的用量为铝锂合金粉质量的10％～15％，环氧基硅烷的用量为铝锂合金粉质量的15％～20％，gap的用量为铝锂合金粉质量的10％～15％。
17、优选的，所述铝锂合金粉、第四有机溶剂和催化剂的用量比为1g:20～30ml:0.2～0.5ml。
18、一种本发明所述的双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的应用，所述作为固体推进剂的金属燃料使用。
19、优选的，所述固体推进剂的粘合剂为端羟基聚丁二烯。
20、有益效果
21、(1)本发明提供了一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，在铝锂合金粉体系中引入特定氟原子数的氟硅烷和环氧基硅烷，在合金粉表面形成了一层致密的包覆膜，提高了合金粉的储存稳定性；氟硅烷可与铝锂和氧化铝反应，使合金粉发生预点火反应，降低了合金粉的点火温度与颗粒间的团聚，增加了燃烧效率；环氧基硅烷中环氧基团的引入也赋予了其一定的可修饰化功能；gap则弥补了由于第一包覆层本身不含能所带来体系能量降低的影响，赋予了合金粉较高的能量水平。
22、(2)本发明提供了一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，两种硅烷通过与合金粉的化学作用以及硅烷之间的聚合反应包覆在合金粉表面，形成第一层包覆膜，gap通过和硅烷助剂之间的化学接枝反应，构筑第二层包覆膜结构。两种硅烷的加入顺序、用量比例和反应时间对第一包覆层的形成具有很大的影响。
23、(3)本发明提供了一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的应用，经过两次包覆处理的合金粉的燃烧热相比于原粉有明显增加，同时致密包覆层的形成不仅提高了合金粉的稳定性，也增加了合金粉与推进剂中其它组分之间的相容性。此外，gap的引入也提高了推进剂的能量水平与燃烧性能。
1.一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，其特征在于：铝锂合金粉表面的包覆物为氟原子数≥9的氟硅烷、环氧基硅烷和gap，氟硅烷水解后形成的羟基与铝锂合金粉表面的游离羟基之间的脱水缩合形成al-o-si键，f原子与al之间形成范德华力，使氟硅烷包覆在铝锂合金粉表面；环氧基硅烷通过al-o-si键与铝锂合金粉连接，同时氟硅烷与环氧基硅烷缩聚形成si-o-si键紧密包覆在铝锂合金粉表面；gap通过端羟基与环氧基硅烷上的环氧基团开环加成接枝在最外层，最终形成具有双层包覆层的铝锂合金粉。
2.如权利要求1所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，其特征在于：所述氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟己基三氯硅烷、全氟辛基甲基二甲氧基硅烷和九氟己基三甲氧基硅烷中一种以上；
3.如权利要求1所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，其特征在于：所述gap的分子量为800～1400。
4.如权利要求1～3任意一项所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉，其特征在于：所述铝锂合金粉中铝的质量分数为90％～98％；所述铝锂合金粉的粒径为5μm～50μm。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：
6.如权利要求5所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂、第二有机溶剂、第三有机溶剂分别为乙酸乙酯、正己烷、丙酮或二氯甲烷；
7.如权利要求5所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，其特征在于：所述氟硅烷的用量为铝锂合金粉质量的10％～15％，环氧基硅烷的用量为铝锂合金粉质量的15％～20％，gap的用量为铝锂合金粉质量的10％～15％。
8.如权利要求5所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的制备方法，其特征在于：所述铝锂合金粉、第四有机溶剂和催化剂的用量比为1g:20～30ml:0.2～0.5ml。
9.一种如权利要求1～4任意一项所述的双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的应用，其特征在于：所述作为固体推进剂的金属燃料使用。
10.如权利要求9所述的一种双硅烷-聚叠氮缩水甘油醚包覆铝锂合金粉的应用，其特征在于：所述固体推进剂的粘合剂为端羟基聚丁二烯。
