航空航天是国防力量的重要体现,先进聚合物基复合材料(APC)是航空航天工业的重要组成部分。高性能热固性树脂是聚合物基复合材料开发应用的关键和基础。双马来酰亚胺(BMI)是一种重要的热固性树脂,它满足了各种树脂基复合材料加工中的工艺要求,具有优异热、电和机械性能。然而,普通BMI单体由于其刚性和对称结构,一般在常用有机溶剂中溶解性差,熔融温度高,固化树脂由于其高交联密度和刚性分子网络而具有较高的固有脆性。这些缺点严重限制了它们在先进技术领域的应用。为了满足新一代超高速战机的使用需要,本论文设计合成了三类含氰基和Cardo结构的新型BMI;选用二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)和o,o’-二烯丙基双酚A(DABPA)对BMI进行共聚改性;制作聚合物基复合材料;并对复合材料进行了热氧老化实验,以期获得满足未来航空航天领域所需性能优异的复合材料基体树脂。以酚酞、邻甲酚酞和2,6-二氯苯甲腈为原料,合成了含氰基和酚酞结构n≈1寡聚BMI(PPCBMI),含氰基和邻甲酚酞结构n≈1寡聚BMI(MPCBMI)两种新型BMI。采用FTIR、1HNMR等手段对中间体及目标产物的化学结构进行了表征和分析;溶解性测试表明:PPCBMI和MPCBMI在常见有机溶剂中均表现出良好的溶解性;DSC研究表明:两种BMI树脂都具有较宽的熔融加工窗口反应活化能分别为83.94 KJ/mol和96.69 KJ/mol,固化反应接近一级反应;固化物的FTIR谱图表明:350 ℃后固化后氰基参与了聚合反应;TGA研究表明:两种BMI的酰亚胺基团中的氰基在较高温度下参与交联反应,提高了树脂固化物的热稳定性;此外,层间剪切强度(ILSS)测试表明:氰基的交联反应显著提高了复合材料的界面性能。将PPCBMI与DABPA进行预聚,制备了三种不同摩尔配比的PPCBMI/DABPA树脂。采用DSC研究了 PPCBMI/DABPA树脂的固化行为,计算并确定了反应动力学参数和固化工艺参数;TGA研究表明:固化树脂的耐热性随着DABPA含量的增加而降低;PPCBMI/DABPA树脂基复合材料的DMA和力学性能研究表明:PPCBMI过量时,其复合材料表现出最优的综合性能。在马来酰亚胺基团和烯丙基基团的摩尔配比为0.87的条件下,制备了 PPCBMI/BDM/DABPA树脂体系。研究了三元共聚树脂的固化行为,固化物的耐热性、动态热机械性能和力学性能;并探讨了 PPCBMI含量对三元共聚树脂性能的影响。研究结果表明:随着PPCBMI含量的增加,固化树脂的热分解速率逐渐降低,热分解温度先增加后减小,残碳率增加,玻璃化转变温度增加,弯曲强度和冲击强度先增大后减小,弯曲模量持续增大。另外,选取综合性能最优异的PPCBMI/DABPA树脂基复合材料,研究了热氧老化对其层间剪切强度的影响。采用SEM和SAM表征界面性质的变化,FTIR表征老化引起的化学变化,DMA用于表征玻璃化转变温度的变化。结果表明PPCBMI/DABPA树脂基复合材料具有优异的界面结合能力和抗老化性能。以9,9’-双(4-羟基苯基)芴和2,6-二氯苯甲腈为原料,合成了含有氰基和芴基结构n≈1寡聚BMI(PFCBMI)。采用FTIR、1HNMR等手段对中间体及目标产物的化学结构进行了表征和分析;溶解性测试表明:PFCBMI在常见有机溶剂中表现出良好的溶解性;采用DSC和TGA研究了 PFCBMI的固化反应和固化物的热稳定性;PFCBMI/BDM的动态DSC研究表明:随着PFCBMI的含量增加,其固化特征参数均逐渐增加;PFCBMI/BDM的TGA结果表明:随着PFCBMI的含量增加,交联密度降低使PFCBMI/BDM树脂体系的热分解特征参数均有所降低;PFCBMI/BDM体系复合材料的DMA研究表明:其储能模量在10 GPa左右,玻璃化转变温度在470 ℃以上,具有优异的耐热性。以3,3’-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]苯酞(PPDA)和BDM为原料,通过Michael加成反应,制备了一系列含酚酞骨架的扩链型BMI(PM)。采用FTIR、1HNMR等手段对目标产物的化学结构进行了表征和分析;采用DMA研究了 PM的固化行为,并计算确定了反应程度;TGA研究表明:固化树脂具有良好的热稳定性和热氧化稳定性;DMA研究表明:PM树脂基复合材料的玻璃化转变温度超过340 ℃,使用温度均高于320 ℃。此外,制备了 PM2/BDM/DABPA共聚树脂,研究了 PM2的摩尔浓度对改性树脂的固化过程、机械性能、断裂韧性和耐热性的影响。随着PM2含量的增加,力学性能的研究显示出复杂的趋势。当PM2的比例为0.05时,改性树脂的冲击强度提高了 121.3%。另外,随着预聚物含量的增加,固化树脂的耐湿性得到改善。