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在含能材料的储存、运输和使用过程中，其对机械刺激的感度越来越受到关注。目前用于含能材料安全性提升的途径主要包括：提高晶型纯度及开发新型多组分晶体材料。六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前已实现工业生产的威力最强的单质炸药，已广泛应用于军工领域，但生产成本与感度较高。本文选择CL-20为研究体系，基于实验研究、结构分析及理论计算相结合的方法，对CL-20多晶型转化机理及其溶剂化物形成机制进行了系统研究。主要研究内容如下：
首先，考察CL-20晶型ε的热力学性质。采用静态法测定了288.15K至313.15K温度范围内及0.1MPa压力下，ε-CL-20在8种纯溶剂与4组二元溶剂体系中的溶解度。借助4种热力学模型关联溶解度数据，结果表明modifiedApelblat模型拟合效果最优。估算实验条件下ε-CL-20的表观溶解热力学性质，并证实ε-CL-20的表观标准溶解焓和溶解熵与溶剂体系相关。
其次，通过在线监测与离线分析结合的方法研究了乙酸乙酯+氯仿二元溶剂体系中CL-20晶型β向晶型ε的溶液介导晶型转化过程。结果表明，转化过程包括三步：晶型β溶解，晶型ε成核与晶型ε生长；其中，速率控制步骤为晶型ε的成核与生长。从热力学和动力学角度，分析溶剂组成、温度、固体加入量、晶种加入量和晶种粒度对转化过程的影响。通过Avrami-Erofeev模型关联转化动力学数据。这项研究为控制多晶型转化及制备高纯度晶型ε颗粒提供理论指导。
再次，考察CL-20溶剂化物的结构特性与形成机制。筛选得到6种新型CL-20溶剂化物，解析结构并分析分子构象、分子间相互作用和堆积方式。结果表明，主客体分子通过C?H···O合成子多点识别并自组装，形成CL-20溶剂化物。溶剂分子进入晶格后并未提升堆积效率。Hirshfeld表面分析证实，主客体分子间形成大量C?H···O弱氢键作用并建立更有效的氢键网络，这是CL-20溶剂化物形成的推动力。上述结论为使用晶体工程策略设计CL-20多组分晶体提供依据。
最后，研究CL-20溶剂化物的溶液介导晶型转化与固态晶型转化过程。采用悬浮法和重量法建立了CL-20在6种二元溶剂体系中的等温三元相图，并基于相图信息讨论了溶剂活度和温度对CL-20溶剂化物向晶型ε的溶液介导晶型转化过程的影响。评估了CL-20溶剂化物的热稳定性，并对脱溶剂过程中的固态晶型转化过程进行原位监测。结果表明，结构相似性、动力学与热力学因素共同决定了固态晶型转化的方向。该结论可用于预测和控制CL-20相行为，确保结晶过程中获得所需产物。
首先，考察CL-20晶型ε的热力学性质。采用静态法测定了288.15K至313.15K温度范围内及0.1MPa压力下，ε-CL-20在8种纯溶剂与4组二元溶剂体系中的溶解度。借助4种热力学模型关联溶解度数据，结果表明modifiedApelblat模型拟合效果最优。估算实验条件下ε-CL-20的表观溶解热力学性质，并证实ε-CL-20的表观标准溶解焓和溶解熵与溶剂体系相关。
其次，通过在线监测与离线分析结合的方法研究了乙酸乙酯+氯仿二元溶剂体系中CL-20晶型β向晶型ε的溶液介导晶型转化过程。结果表明，转化过程包括三步：晶型β溶解，晶型ε成核与晶型ε生长；其中，速率控制步骤为晶型ε的成核与生长。从热力学和动力学角度，分析溶剂组成、温度、固体加入量、晶种加入量和晶种粒度对转化过程的影响。通过Avrami-Erofeev模型关联转化动力学数据。这项研究为控制多晶型转化及制备高纯度晶型ε颗粒提供理论指导。
再次，考察CL-20溶剂化物的结构特性与形成机制。筛选得到6种新型CL-20溶剂化物，解析结构并分析分子构象、分子间相互作用和堆积方式。结果表明，主客体分子通过C?H···O合成子多点识别并自组装，形成CL-20溶剂化物。溶剂分子进入晶格后并未提升堆积效率。Hirshfeld表面分析证实，主客体分子间形成大量C?H···O弱氢键作用并建立更有效的氢键网络，这是CL-20溶剂化物形成的推动力。上述结论为使用晶体工程策略设计CL-20多组分晶体提供依据。
最后，研究CL-20溶剂化物的溶液介导晶型转化与固态晶型转化过程。采用悬浮法和重量法建立了CL-20在6种二元溶剂体系中的等温三元相图，并基于相图信息讨论了溶剂活度和温度对CL-20溶剂化物向晶型ε的溶液介导晶型转化过程的影响。评估了CL-20溶剂化物的热稳定性，并对脱溶剂过程中的固态晶型转化过程进行原位监测。结果表明，结构相似性、动力学与热力学因素共同决定了固态晶型转化的方向。该结论可用于预测和控制CL-20相行为，确保结晶过程中获得所需产物。