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酚醛树脂(PF)具有良好的耐热性能,可作为耐烧蚀复合材料基体树脂,广泛应用于航天飞行器的热防护部件。提高酚醛树脂的瞬时耐烧蚀性能一直是该领域研究的热点。本文以苯酚和甲醛为原料,4,4-联苯二酚、4-羟基苯硼酸(4-HPBA)为改性剂,分别制备了耐热性能良好的4,4-联苯二酚改性酚醛树脂(4,4-BPF)和硼改性酚醛树脂。对4,4-联苯二酚改性酚醛树脂的结构、分子量、分子组成的变化进行了表征,对其残炭率、凝胶时间、粘度、游离酚等常规性能进行了测试,并探究了改性树脂结构和性能的关系。采用原位傅里叶红外光谱(In-situ FT-IR)和差示扫描量热法(DSC)研究了其固化性能和动力学,同时研究了改性树脂在恒温90℃条件下的粘度、凝胶时间、红外特征基团的变化。此外,采用裂解气相色谱质谱联用(Py-GC-MS)和热重质谱联用(TG-MS)对4,4-联苯二酚改性树脂的裂解机理进行了研究。最后,通过红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)表征了硼改性酚醛树脂的结构,耐热性能以及形貌特征。 结果表明:当4,4-联苯二酚的用量为14g,醛酚比(F/P)为1.44,保温时间为90min,催化剂的用量为4%时,改性树脂的常规性能较好,氮气氛围下800℃时残炭率可达65.67%。当4,4-联苯二酚改性树脂作为模压树脂使用时,在90℃条件下,改性酚醛树脂粘度变化比普通酚醛树(n-PF)脂小,且溶剂乙醇对改性树脂的缓聚作用比对普通酚醛树脂的阻聚作用明显;固化动力学分析表明,4,4-联苯二酚改性树脂的固化峰值温度及活化能比普通酚醛树脂高;裂解分析表明,4,4-联苯二酚改性树脂的失重5%的温度(T5%)以及残炭率均高于芳基酚改性树脂(PPF)和普通酚醛树脂。4,4-BPF和PPF在高温分解时产生的裂解产物要比普通酚醛树脂少,这也为改性酚醛树脂的高成炭率提供了理论支持。用4-羟基苯硼酸和4,4-联苯二酚改性树脂溶液制备了硼改性酚醛树脂,在4-羟基苯硼酸用量为7%时,氮气氛围下800℃和1000℃下的残炭率分别达到73.18%,72.10%,耐热性能显著提高。