新一代飞行器气动外形复杂,面临的热流环境也更为苛刻,其热流更高、剪切更强、热防护时间更长,传统的环氧树脂在该环境下存在烧蚀速率过快、烧蚀过程中易开裂、可靠性低等问题;硅橡胶类防热涂层则存在抗剪切能力差、残炭低等问题,难以满足背温及烧蚀外观要求,因此急需发展新一代烧蚀防热涂层材料。树脂基体作为烧蚀防热涂层的重要组成部分,直接决定防热涂层的性能和烧蚀状态,当前树脂基体的性能已经成为制约新一代烧蚀防热涂层发展的瓶颈。本课题针对这一问题,开展高度支化高残炭有机硅树脂合成与应用研究,通过残炭较高的环氧树脂、酚醛树脂与耐温等级较高的硅橡胶分子间进行化学接枝,合成新型耐温高残炭树脂,进而实现涂层烧蚀性能的提升。本文首先开展了环氧-有机硅接枝改性树脂的分子结构设计与合成研究。尽管环氧树脂耐热性低、韧性差,涂层在储存和应用过程中易发生明显开裂,但是其残炭高、烧蚀效率高、背温低,因此设计采用有机硅对环氧树脂进行化学接枝改性,实现对环氧树脂热稳定性和韧性的提升,拓宽树脂裂解温域。首先合成了甲氧基封端的有机硅中间体,而后利用甲氧基与环氧树脂羟基间的化学接枝反应合成了高度支化有机硅改性环氧树脂。FT-IR,~1H NMR和GPC等分子结构表征表明有机硅接枝到环氧树脂侧链,通过力学性能测试、热失重分析和马弗炉烧蚀对树脂的力学性能和热性能进行了表征,相较于环氧树脂,该树脂在具有更佳韧性的同时,残重更高,裂解温域更宽,烧蚀形貌更为平整,具有优秀的热稳定性和韧性。其次开展了酚醛-硅橡胶接枝改性树脂的分子结构设计和合成研究。硅橡胶热稳定性好,韧性好,导热系数低,但是硅橡胶烧蚀效率低,烧蚀后表面形成粉化层,在剪切气流冲击下烧蚀后退严重,因此设计采用残炭率和烧蚀效率高的酚醛树脂对硅橡胶进行化学接枝改性,解决酚醛树脂与硅橡胶间相容性差的难题,以酚醛树脂提升硅橡胶炭化层强度,以硅橡胶提升酚醛树脂韧性,使新型树脂基体兼具高烧蚀效率和良好韧性。首先合成了具有Si-H侧基的羟基封端硅橡胶,然后合成了烯丙基化酚醛树脂,以烯丙基双键与硅橡胶Si-H侧基的硅氢加成实现酚醛树脂与硅橡胶的化学接枝,抑制相分离的发生,合成了高度支化酚醛改性硅橡胶。FT-IR,~1H NMR和GPC等分子结构表征表明酚醛树脂接枝到了硅橡胶侧链,通过扫描电镜对树脂断面形貌观察表明固化后树脂基体呈现双连续相结构,通过力学性能测试、热失重分析和马弗炉烧蚀对树脂的力学性能和热性能进行了表征,与硅橡胶相比,酚醛改性硅橡胶残重更高,热失重速率更低,保持较好韧性的同时抑制了硅橡胶的粉化,可形成稳定的炭化层;最后开展了两种新型合成树脂的应用研究。以高度支化有机硅改性环氧树脂和高度支化酚醛改性硅橡胶树脂为基体,分别制备了烧蚀防热涂层,马弗炉烧蚀表明与环氧树脂涂层和硅橡胶涂层相比,新型树脂涂层烧蚀残重更高,烧蚀形貌更平整,通过石英灯考核和其它真实热环境应用,对涂层的烧蚀防热性能进行考核,结果表明新型树脂涂层在相同热流条件下解决了原有涂层的开裂、粉化等问题,背温更低,具有更好的热防护效果。最后通过SEM,FT-IR,EDS,XRD对氧-乙炔烧蚀后的涂层的形貌和元素组成及形态进行了分析,表明化学反应吸热,热阻塞效应等多种热耗散机制协同作用,提升了涂层的热防护性能。