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以咪唑为原料,经两次硝化、重排、硝化、中和成盐5步反应得到目标产物2,4,5-三硝基咪唑铵盐,总收率为57.7%,纯度大于96%。研究了混酸硝化、醋酐硝化和重排反应的反应机理,讨论了影响各步反应的主要因素,并对各因素进行了优化,确定最佳工艺条件。实验表明：合成4-硝基咪唑的较优条件为：反应温度为125℃,反应时间为12 h,n(咪唑)：n(68%硝酸)：n(98%硫酸)=1：3：4,4-硝基咪唑的产率可达80.3%；合成1,4-二硝基咪唑的较优条件为：反应温度为25℃,反应时间为10 h,n(4-硝基咪唑)：n(醋酸)：n(醋酐)：n(硝酸)=1：3.5：2：2,产物收率最高可达94.1%；合成2,4-二硝基咪唑的较优条件为：1,4-二硝基咪唑3 g,氯苯30 mL,反应温度为125℃,反应时间为10 h,2,4-二硝基咪唑的收率最高可达93.3%；2,4,5-三硝基咪唑铵盐的较优合成工艺为：n(2,4-二硝基咪唑)：n(发烟硝酸)：n(20%发烟硫酸)=1：12：13.7,反应温度为95℃,反应时间为15 min,后处理反应液pH为0.5,采用乙醚作萃取剂,产物收率为81.7%。采用红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等对目标产物进行了结构表征；对目标产物进行差示扫描量热法DSC(分解温度为308℃)测试,结果表明目标产物具有良好的热稳定性；通过理论计算得到爆速、爆压、爆热、爆温、爆容等爆炸性能参数,分别为8782 m·s-1、34.6 GPa、1203.94 kJ·mol-1、4395.88 K、814.55 L·kg-1,爆炸性能接近RDX；机械感度测试结果表明目标化合物具有较低的撞击感度和摩擦感度,安全性能显著优于RDX,与TNT相当；综合考虑,2,4,5-三硝基咪唑铵盐可作为一种高能钝感炸药。