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多硝基咪唑因其紧凑张力的的五元环结构使该类化合物具有很高的能量，良好的稳定性，从而成为一类重要的高能量密度材料。因此开展对该类化合物的研究具有十分重要的理论意义和现实意义。 本文以N-甲基咪唑为原料，经过一步硝化反应合成了1-甲基-4,5-二硝基咪唑（4,5-MDNI），并通过红外光谱、核磁共振光谱、质谱等方法对其进行结构表征。研究了物料比、反应时间、反应温度对4,5-MDNI得率的影响，通过正交实验对合成工艺进行优化，得到较优的工艺条件：甲基咪唑、发烟硝酸和发烟硫酸的摩尔比为1︰5.49︰6.56，反应温度120℃，反应时间2h，得率25.51％。 采用溶剂缓慢挥发法在室温下培养出4,5-MDNI的单晶，并用X-射线四圆衍射仪测定了单晶结构，晶体结构表明：4,5-MDNI晶胞参数为a=8.4123，b=12.646，c=6.5627，V=698.23，Z=4，D=1.637g/cm3，F(000)=352，属正方晶系，Pna2(1)/n空间群。通过密度瓶法测试其密度为1.63 g/cm3，采用经验kamlet公式计算爆速为7463m/s，爆压为22.9GPa，撞击感度(10 kg落锤)测试表明4,5-MDNI的h50为87.5cm。 在非等温条件下运用DSC-TG技术研究了4,5-MDNI的热行为。用kissingere法、ozawa法、积分方程法确定了4,5-MDNI热分解过程的非等温反应动力学参数、表观活化能(E)、指前因子(A)、热分解动力学函数。 利用4,5-MDNI在水中不同温度的熔化和凝固结晶，通过水悬浮分散包覆工艺，4,5-MDNI包覆在CL-20颗粒的表面，制得外层为4,5-MDNI、内层为CL-20的双层混合炸药。采用扫描电镜观察了包覆前后炸药的显微结构、撞击感度测试表明：包覆后将CL-20撞击感度(2.5kg落锤)爆炸百分数由72%降低到8%；并通过DSC研究了双层混合炸药的相容性。