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酚醛树脂的的羟基及亚甲基结构易氧化，裂解过程中释放的挥发分不仅降低了树脂的残炭率，也在树脂中产生孔洞结构，影响了酚醛树脂的使用性能。在酚醛树脂中引入硅钛杂元素提高其在低温区(400℃以下)、引入无机填料提高酚醛树脂在中高温区(400℃以上)的耐热性能，结合元素改性和挽留挥发分改性可望得到耐热性能优良的复合改性酚醛树脂，在耐高温胶粘剂领域有良好的应用前景。
本文首先合成了具有反应活性的钛硅化合物(TiSi)，利用TiSi与线性酚醛树脂(NOV)反应制备了钛硅改性酚醛树脂(TSN)，采用FT-IR、1HNMR等对TiSi和TSN进行结构表征，采用TG和DMA测试TSN树脂的耐热性能，结合TG-MS和FT-IR研究树脂裂解过程的化学结构转变，采用XRD和Raman光谱分析研究了树脂的成碳性能。研究结果表明，TSN树脂由于在树脂中引入钛硅化合物，保护了酚羟基，裂解过程降低了酚类及其衍生物的挥发分含量，提高了NOV的耐热性能。TSN树脂在碳化过程中形成鳞片层状堆积的结构，空隙的存在使其一维尺寸保留率高于NOV树脂，碳化形成的炭材料有序度高，晶粒尺寸大，成碳性能优于NOV树脂。
其次，在合成TSN树脂的基础上，选择五种无机填料Si、Ti、Zr、ZrB2、B4C对NOV及TSN进行改性，改性体系在200-1500℃热处理，采用XRD研究了无机填料与树脂体系的化学反应，采用SEM对改性体系进行表面观察，并对样品的质量和一维尺寸保留率进行跟踪。研究结果表明，Si粉在1500℃发生化合反应生成β-SiC陶瓷;Zr粉在400℃树脂反应生成单斜相ZrO2晶体，1000℃生成ZrC晶体;Ti粉在600℃与树脂反应生成金红石型TiO2，800℃少量有TiC晶体生成，1500℃时体系中主要是TiC晶体;ZrB2粉在600℃与树脂发生氧化反应生成单斜相ZrO2晶体，在800℃有四方相ZrO2晶体生成，1200℃有面心立方ZrC晶体生成;B4C粉在600℃与树脂树脂裂解分发生氧化还原反应生成了B2O3，在1500℃时B2O3与树脂碳发生碳热还原反应生成B4C。
研究结果表明，填料与树脂挥发分反应生成氧化物陶瓷的反应可以对树脂起固碳吸氧作用，提高树脂的残炭率和尺寸保留率。氧化物陶瓷与树脂发生碳热还原反应生成碳化物陶瓷的反应，释放出CO挥发分，树脂的残炭率下降，尺寸保留率则因为碳化物陶瓷与树脂碳的结合差反而上升。SEM结果表明，TSN树脂中由于引入了无机杂元素，无机杂元素与无机填料之间存在相互作用力，使TSN树脂与无机填料的界面结合力优于NOV树脂。
此外，本文以模压成型方式分别制备了TSN/SF和TSN/HSO复合材料，考察了TSN/SF在室温和高温下的力学性能，以YA68-04发动机烧蚀实验方法测试TSN/HSO复合材料其耐烧蚀性能。研究结果表明，TSN/SF具有比NOV/SF改良的热稳定性，350℃下TSN/SF的弯曲强度保留率为48％，模量保留率达到90％，而NOV/SF的对应值分别为37％和43％; TSN/HSO线烧蚀率为0.064mm/s，质量烧蚀率为2.86g/s，烧蚀率小、烧蚀表面平整，具有优异的耐烧蚀性能。