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发展新型含能化合物是目前含能材料领域的重要研究方向,众多研究者为设计并合成出同时具有高能量和低感度特征的含能化合物进行了大量的工作,是该领域目前最大的挑战。近年来,氮杂环骨架衍生出的含能化合物成为了研究的热点,是一类新兴的含能材料,其普遍具有高正生成焓和高热稳定性的特点,有着良好的发展潜力。本论文在深入调研前期的研究工作后,设计合成了多个基于噁二唑杂环骨架的新型含能化合物,完成了其结构表征和纯度测试,并对其主要的能量与安全性能进行了研究,主要内容包括:1)噁二唑联环含能化合物的合成以氰基甲酸乙酯为起始原料,设计合成了一种基于不对称噁二唑双环的新型含能化合物,5-(5-(硝胺基)-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,2,4-噁二唑-3-基)硝酰胺(87)。新合成的化合物的分子和晶体结构借助核磁共振、元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射等测试手段对结构进行了表征。采用DSC对热性质进行了表征,热分解温度为176℃。采用EXPLO 5软件对爆轰性能进行评估,计算爆速和爆压分别为8888 m·s-1和34.1 GPa。采用BAM法对机械感度进行了测试,其撞击和摩擦感度分别为10 J和108 N。2)四联噁二唑环骨架含能化合物及其离子盐的合成选取两种噁二唑异构体为母体骨架,以乙二肟为初始原料,经五步反应合成了 3,3’-双(2-硝胺基-1,3,4-噁二唑-4-基)-5,5’-联-1,2,4-噁二唑(BNOBO)。进一步地,利用硝胺基团的酸性,合成了三种相应的含能离子盐。对所有获得的含能化合物进行了结构表征和性能研究。结果表明,BNOBO热分解温度为215℃,理论能量水平和实测机械感度均与RDX相当。三种含能离子盐均表现出良好的热稳定性及能量水平。3)噁二唑内盐的研究以商业化试剂丙二酸单甲酯钾盐为初始原料,三步反应后在分子内先后引入偕二硝基和氨基,巧妙地将阴阳离子整合于同一分子中,得到了一种基于噁二唑单环骨架的新型内鎓盐,并对其进行了结构表征和性能研究。通过与传统离子盐进行对比发现,含能内鎓盐具有更好的晶体堆积效率和晶体密度,从而表现出更高的能量水平,同时保持了传统离子盐的低感度特点,是一种发展新型低感高能含能化合物的有效策略。