随着航空航天工业和高超技术的快速进步和发展,可瓷化聚合物基复合材料因其良好的耐火性和阻燃性被广泛的应用于热防护相关领域。通过在三元乙丙橡胶（EPDM）基体中添加大量的陶瓷填料可以明显提高复合材料的烧蚀性能,但是必然会导致密度和导热系数的提高,成本也会大幅度增加,同时基体材料与金属等材料的粘接性较差。为了改善复合材料的隔热和粘接性能,本文主要制备和研究了一种复合结构设计的EPDM烧蚀材料,这种烧蚀材料由最外层可瓷化三元乙丙橡胶复合材料,中间层三元乙丙橡胶发泡材料,最内层粘接层复合材料共三层材料构成,最后通过叠压,采用一体化硫化成型的方式制备出复合结构设计的EPDM烧蚀材料。首先在三元乙丙橡胶基体中添加不同熔点的陶瓷填料,制备了最外层可瓷化三元乙丙橡胶复合材料,对复合材料的物理力学性能,热稳定性,烧蚀性能以及高温下热解后残留物物相进行了测试和分析。结果表明,陶瓷填料的添加明显提高了复合材料的密度和硬度,密度从1.518g/cm~3增加到1.845g/cm~3,硬度从79增加到91。但是拉伸强度和断裂伸长率均出现了一定程度的降低。热分析表明陶瓷填料的添加提高了复合材料的初始分解温度20℃左右,残炭率也由57.87%提高到70.04%。陶瓷填料的添加明显改善了复合材料的抗烧蚀性能,高填充陶瓷填料后的质量烧蚀率和线烧蚀率均出现了明显的降低。SEM和XRD分析结果表明,陶瓷填料的添加在高温下形成的共熔体的结构,弥补部分孔隙,形成了相应的保护层,有效的保护内部材料免受高温火焰和热流的冲刷。通然后通过添加不同种类和含量发泡剂用于制备出中间层三元乙丙橡胶发泡材料,并研究了复合材料的力学性能和隔热性能。结果表明,发泡剂的添加明显降低了复合材料的密度,密度最低达到0.426g/cm~3,随着其含量的提高,力学性能先增加后降低。发泡剂的添加有效改善了复合材料的隔热性能,当发泡剂含量为8phr时,制备的复合材料的导热系数中最高的为0.1622W/m K,最低的仅为0.1041W/m K。发泡剂的添加对于热稳定性能的影响较小,橡胶基体的热分解过程主要发生在200℃～450℃。微观形貌发现,发泡剂M-4为8phr时的泡孔分布均匀,尺寸相对稳定。紧接着添加酚醛树脂和粘合剂as-88用于制备粘接层复合材料,研究了复合材料的力学性能和粘接性能。结果表明,酚醛树脂和粘合剂as-88在一定温度下会自身交联,从而力学性能出现明显的提高,当粘合剂as-88含量为20phr时,拉伸强度和断裂伸长率分别达到了11.47MPa和828.44%。随着酚醛树脂和粘合剂as-88含量的增加,粘接强度逐渐提高,其中粘合剂as-88对强度的改善更加显著,粘接强度最高达到了0.6395MPa。最后,将三层结构复合材料叠压,通过分配每层厚度的变化,一体化硫化制备了EPDM烧蚀材料,进行了氧乙炔测试下的烧蚀性能和酒精喷灯条件下的背温测试。结果表明,中间层厚度的增加明显降低了复合材料的密度,复合材料的密度最低达到了0.887g/cm~3。但是烧蚀性能均出现下降,当最外层、中间层和最内层的配比为4:4:2时,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率为0.0975mm/s和0.0577g/s。背温测试表明通过复合设计后表现出优异的隔热性能,在130s时纯外层结构的复合材料背温达到了136.1℃,当最外层、中间层和最内层的配比为4:4:2时,复合材料的背温为97.1℃,降低了28.65%,此时EPDM烧蚀材料在具备低密度的同时还有着优异的烧蚀性能和隔热性能。