使用缩水甘油基叠氮化物聚合物（GAP）构建的新型凝胶基质具有优于惰性基质（例如金属氧化物底物，硅凝胶基质，间苯二酚-甲醛（RF）[35]基体）的独特优点。首先，通过GAP和固化剂的聚合形成具有高能量和低特征信号的凝胶骨架。其次，使用GAP凝胶作为基质的复合能量材料具有正的生成焓，高氮含量和低机械灵敏度。因此，能够满足可控性的弹药的高性能要求，良好的安全性和高比冲击。对于固体推进剂或推进剂枪中不敏感的高爆炸剂的高能粘合剂的应用是很重要的。

虽然大家都喜欢采用溶胶-凝胶法制备纳米含能材料，但这种方法仅限于实验室小批量生产，而工业上采用这种方法仍然较少。原因可能在于溶剂的消耗量比较大、整个制备过程消耗时间比较多等因素。从文献[36]中可以看到，制备GAP凝胶的时间至少为一天，RF凝胶[37]的制备时间也较长。这对于工业生产有一定的困难。因此选择适当催化剂，合适的反应条件也是一个值得研究的问题。

1.5.2研究思路

制备GAP/RDX纳米复合含能材料，先通过溶胶-凝胶法获得复合物的湿凝胶，在制备湿凝胶的过程中先要确定合适的溶剂、催化剂，在此基础上，采用冷冻干燥，制备出纳米复合粒子，对制备出的合格产品进行结构表征与性能测试。通过SEM、XRD等设备进行表征，为今后的研究提供参考方案。

1.5.3主要内容

本实验是为了得到高能纳米复合含能材料，通过溶胶-凝胶法和冷冻干燥法制备了以聚叠氮缩水甘油醚（GAP)为凝胶含能骨架的GAP/黑索金（GAP/RDX）纳米复合含能材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）、DTA以及扫描差示量热对所制备凝胶的微观结构、形貌特性，组成以及热性能等进行了表征与分析。复合材料聚叠氮缩水甘油醚（GAP）被纳入纳米尺度的凝胶骨架网孔中，可有效增加接触面积，降低运输距离，使能量释放更接近理想状态达到最大复合含能的材料。在本研究中，使用GAP作为基体和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）作为固化剂，通过溶胶-凝胶法制备具有三维纳米网络结构的GAP凝胶。

制备GAP/RDX湿凝胶。这是制备纳米复合材料的第一步，也是整个实验过程中最重要的一个步骤。在这个过程中涉及了GAP与RDX理化性质的分析。需要利用合适的溶剂，将GAP与RDX充分溶解，设置RDX含量不同的对照组。催化剂的选择也是这个过程的关键，因为缺乏合适的催化剂有机反应往往很难发生。通过第一步反应，希望获得弹性较好，机械强度较高的湿凝胶。

对GAP/RDX湿凝胶的干燥。RDX溶解于湿凝胶网孔中的溶剂里，通过合适的干燥手段，希望将网孔中的溶剂萃取或蒸发出来，而不破坏形成的凝胶结构。当溶剂出来后，RDX在网孔中析出结晶，由于网孔溶剂的限制，结晶的大小常常在纳米范围内。本次实验选用了冷冻干燥方法来干燥所得的GAP/RDX的湿凝胶。

对GAP/RDX复合物的性能测试。主要包括热分解性能测试及撞击感度测试。通过测试样品在不同速率下的热分解性能，通过计算得到的纳米复合粒子的热力学参数（活化能）和动力学参数算（活化焓ΔH≠，活化熵ΔS≠和Gibbs自由能ΔG≠）。撞击感度的测试利用特性落高法测试样品的特性落高，通过与原材料的撞击感度进行对比，得出纳米复合物感度变化的结论。通过测试产品的热力学参数和动力学参数算出它的活化能、活化焓ΔH≠，活化熵ΔS≠和Gibbs自由能ΔG≠。