聚苯并嗯嗪树脂、聚苯并环丁烯树脂、氰酸酯树脂和环氧树脂是高性能热固性树脂的典型代表,具有突出的综合性能,特别是优异的耐热性、良好的加工性、优良的力学性能和介电性能,在航天材料领域极具应用价值和应用潜力,但它们的性能还不能彻底满足新一代航天产业对高性能树脂的要求,因此新型高性能树脂的研究具有重要的理论意义和巨大的应用价值。有机／无机杂化材料是有机、无机单元在分子水平上进行杂化后形成具有新型分子集合结构的物质。有机／无机杂化材料不仅集成了无机材料和有机材料的性能优势,还具有某些单一材料无法具备的独特性能。同时,有机／无机杂化技术具有较强的分子结构可设计性,为新型高性能高分子材料的设计和研制提供了有效途径。其中,采用碳硼烷衍生物为原料制备的杂化聚合物材料因其独特的结构与性能特点而引起人们的浓厚兴趣。目前研究表明：碳硼烷基聚合物具有极其优异的耐热及抗高温热氧化性能,在先进复合材料基体树脂、陶瓷前驱体、碳／碳复合材料的表面涂层、耐原子氧涂层和中子吸收材料等高技术领域具有广泛的应用。然而,现有的碳硼烷基热固性树脂的合成路线复杂且反应得率较低,很难进行大规模生产,严重制约了碳硼烷基热固性树脂的应用和发展,因此展开新型高性能碳硼烷基高性能树脂的研究具有重要的理论意义和巨大的应用价值。本课题针对高分子材料向“高性能化”方向发展的趋势和碳硼烷基热固性树脂存在的问题,以聚苯并嗯嗪、聚苯并环丁烯、氰酸酯树脂和环氧树脂为研究对象,旨在通过分子设计,高产率地将间位碳硼烷引入树脂结构中,以获得符合航天领域材料需求的新型高性能碳硼烷基热固性树脂,主要包括以下三个方面的工作。(1)通过分子结构设计,以间位碳硼烷为原料,经过羟甲基化反应、酯化反应和叠氮化反应,高产率地合成制备了高纯度的双叠氮甲基间位碳硼烷。再以炔丙胺、多聚甲醛和双酚A为原料,合成制备了高纯度的双炔基官能化的苯并嗪化合物。通过点击反应制备了高分子量的碳硼烷基聚苯并嗯嗪前驱体,热固化后得到碳硼烷基聚苯并嗯嗪树脂。作为对比,以双叠氮甲基对位苯和双炔基苯并噁嗪为原料,制备了传统苯并噁嗪树脂。碳硼烷基聚苯并嗯嗪树脂的性能远优于传统聚苯并噁嗪树脂,具有较高的玻璃化转变温度和优异的抗高温氧化性能,可用作耐有氧烧蚀材料。(2)通过分子结构设计,以间位碳硼烷为原料,经过衍生化反应,高产率地合成制备了高纯度的双硅氢官能团修饰的间位碳硼烷。进一步以4-溴代苯并环丁烯为原料,通过修饰反应,制备了乙烯基官能化的苯并环丁烯单体。通过硅氢加成反应,将碳硼烷结构和苯并环丁烯结构进行化学结合,高产率制备了双苯并环丁烯官能团修饰的间位碳硼烷。将碳硼烷基苯并环丁烯单体进行热固化获得碳硼烷基聚苯并环丁烯树脂。碳硼烷基苯并环丁烯树脂具有优异的热稳定性能和形状记忆性能,同时它还具有较高的硼元素含量,可作为省空间的中子防护装备的基底材料。(3)通过分子结构设计,以间位碳硼烷为原料,大规模制备了双硅氢官能团修饰的间位碳硼烷。再通过硅氢加成反应,将双硅氢官能团修饰的间位碳硼烷分别与丁香酚和烯丙基缩水甘油醚进行反应,高产率制备了双酚羟基官能团修饰的间位碳硼烷和双环氧基官能团修饰的间位碳硼烷,进一步将双酚羟基官能团修饰的间位碳硼烷通过卤化氰-酚法衍生化生成了双氰酸酯基官能团修饰的间位碳硼烷,这些碳硼烷基官能化单体有望用以合成制备高性能氰酸酯树脂和环氧树脂。