随着近年来火箭和航空航天技术的飞速发展,人们对复合材料耐高温性能的要求也随之提高。酚醛树脂（PF）因其具有优异的耐高温性能和成熟的制备工艺,得到了社会各界的广泛关注。但是,PF的热稳定性、工艺性能还是难以满足目前航空航天领域对耐烧蚀材料提出的需求。为了进一步改善烧蚀材料的性能,必须对PF进行改性。本文利用石墨烯杂化材料对PF进行改性,首先以氧化石墨烯（GO）与纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）为原料,采用静电自组装技术制备石墨烯杂化材料（SiO₂-GO）,后经硼氢化钠（NaBH₄）化学还原制备SiO₂-RGO杂化材料,最后,利用一定工艺将石墨烯杂化材料分散于PF中,制备出高耐热、强韧性改性PF,达到提高PF复合材料烧蚀性能的目的。本论文首先研究了石墨烯杂化材料制备方法对PF耐热性能影响,分别采用原位聚合法、后加法、物理共混法、冷冻干燥法、静电自组装工艺方法制备SiO₂-GO杂化材料。采用SEM、TEM、FTIR和Zeta电位等表征手法分析杂化材料的微观形貌和结构。静电吸附方法得到的杂化材料综合效果优于其他工艺。利用不同纳米材料SiO₂-GO、Nano-SiO₂、GO改性PF。采用TGA/DSC分析杂化材料对PF耐热性的影响。结果显示,PF中掺加SiO₂-GO杂化材料能较好地提高基体的耐热性,比单纯掺加GO或者纳米SiO₂具有明显的优势。Nano-SiO₂颗粒与GO发挥协同效应,SiO₂对于热量具有一定的阻隔作用,在GO作用下能够较均匀的分散在基体中,而且吸收的热量能够通过GO片层传导消散,有效地缓解树脂受热分解过程。当掺量为2 wt.%时,SiO₂-GO/PF质量损失为5%的初始分解温度(T_5%)为375.68℃,比纯PF树脂的分解温度310.29℃提高了65.39℃;质量损失为10%的分解温度(T_10%)为469.70℃,比纯PF树脂的分解温度407.47℃提高了62.23℃;最大分解温度(T_dmax)为552.82℃,比纯PF树脂的最大分解温度529.65℃提高了23.17℃,在800℃的热残留率(R_800℃)比纯PF(R_800℃=64.78%)提高了4.6%。研究了改性PF固化后的化学结构,FTIR结果表明,与纯PF相比,加入杂化材料可提高PF的固化交联密度,并且少量的杂化材料能够比较均匀的分布于PF基体中。SiO₂-GO杂化材料经NaBH₄化学还原制备了SiO₂-RGO杂化材料,探究还原后的杂化材料对PF耐热性能的影响。TGA/DSC数据表明,与纯PF相比,添加1wt.%SiO₂-RGO改性PF的T_5%提高了115.05℃,T_10%提高了76.90℃,T_dmax提高了25.15℃;R_800℃提高了6.54%。这表明少量SiO₂-RGO杂化材料可以显着提高PF的热稳定性,降低了工业化成本。经过化学还原后,GO的环氧官能团的数量大幅度降低,耐热性提高。以高硅氧布（VSF）作为增强材料,改性PF作为基体材料,制备了VSF/SiO₂-RGO/PF复合材料,探究了杂化材料的加入对复合材料烧蚀性能的影响。氧-乙炔烧蚀实验结果表明,在PF中加入少量的SiO₂-RGO杂化材料有助于提高VSF/SiO₂-RGO/PR复合材料的耐烧蚀能力,质量烧蚀率小于0.17 g/s,线烧蚀小于0.10 mm/s。VSF/SiO₂-RGO/PR复合材料在模压机一定压力作用下,PF胶液中的SiO₂-RGO杂化材料会渗入VSF层间,从而使复合材料变得致密,有利于改善复合材料整体力学性能和耐烧蚀能力。