化石燃料仍是目前最主要的能量来源,其燃烧过程释放了大量的温室气体CO2和SO2、烟尘等污染物,造成了海平面上升、全球气候变暖和酸雨等严重的环境问题。为了实现“碳中和”与“碳达峰”目标,迫切需要开发新型的清洁能源装置。质子交换膜燃料电池具有无污染、能量转化效率高、启动速度快、结构简单、操作维护方便等优势成为了备受关注的新能源装置。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的关键部件,其对电池运行时的实际性能具有显著影响。磺化聚酰亚胺具有优异的热稳定性、化学稳定性和突出的机械性能,在质子交换膜研究领域占有重要地位。磺化聚酰亚胺膜的性能与其化学结构关系密切,质子传导率是质子交换膜最关键的性能之一,大量引入磺酸基团提高聚合物IEC值是提高聚合物膜质子传导率的可行方法,然而磺酸基团的增多,会造成聚合物膜过多的水吸收和严重的溶胀、阻醇性能下降。因此在提升聚合物膜质子传导性能的同时保持其尺寸稳定性具有重要的现实意义。研究表明以磺酸基团作为交联点进行化学交联引入交联结构,可以有效限制聚合物膜的溶胀,保证聚合物膜在实际运行时的稳定性,但是部分磺酸基团消耗导致质子传导率有所降低。本论文在聚酰亚胺疏水结构单元中引入可交联的四氟苯乙烯侧基,经过溶液铸膜和后交联方式获得具有高磺化度的交联型聚酰亚胺膜,利用构建的疏水网络结构限制高磺化度聚酰亚胺膜的过度溶胀现象,并促进膜内亲水-疏水微相分离形貌的形成。通过控制疏水结构单元尺寸及疏水四氟苯乙烯交联基团的数量调节高磺化度交联型聚酰亚胺膜的微相分离尺寸,进一步改善其质子传导性能。此外,系统研究了高磺化度交联型聚酰亚胺膜化学结构、微观结构对甲醇渗透率、氧化稳定性等性能的影响。首先,本文通过亲核取代反应制备了含有四氟苯乙烯侧基的4-（2,3,5,6-四氟-4乙烯基苯氧基）苯-1,3-二胺单体（TFVPDM）。利用该单体与商品化的磺化二胺单体4,4’-二氨基二苯乙烯-2,2’-二磺酸（DSDSA）、二酐单体1,4,5,8-萘四甲酸酐（NTDA）共聚制备磺酸基团含量不同的磺化聚酰亚胺（SPI-Ts）,并通过溶液铸膜及交联处理获得交联型磺化聚酰亚胺膜（CSPI-Ts）。研究发现,CSPI-Ts膜都拥有较低的溶胀率以及较高的氧化稳定性且磺化二胺单体比例最高的聚合物膜CSPI-T-10具有最高的质子传导率和选择性,并具有明显优于Nafion 117的选择性。其次,通过亲核取代反应制备了含有双四氟苯乙烯侧基的4,6-双（2,3,5,6-四氟-4乙烯基苯氧基）苯-1,3-二胺单体（BTFVPDM）。利用该单体与DSDSA、NTDA共聚制备不同磺酸基团含量的磺化聚酰亚胺（SPI-Bs）,并通过溶液铸膜及交联处理获得交联型磺化聚酰亚胺膜（CSPI-B）。研究发现由于具有比CSPI-Ts膜更高的交联密度,CSPI-Bs膜在尺寸稳定性、氧化稳定性、甲醇渗透率方面优于CSPI-Ts膜,并具有更高的相对选择性。最后合成了具有不同分子尺寸的可交联二胺单体1,3-二（1-氨基-3-三氟甲基苯氧基）-5-（2,3,5,6-四氟-4-乙烯基苯氧基）苯（6FTFPB）和5,5’-（六氟丙烷-2,2-取代）二（2-（2,3,5,6-四氟-4-乙烯基苯氧基）苯胺）（6FATFVP）。利用这两种单体（投料比例为10%）与DSDSA（投料比例为90%）、NTDA共聚制备磺化聚酰亚胺（SPI-AP和SPI-TP）,并通过溶液铸膜及交联处理获得交联型磺化聚酰亚胺膜（CSPI-AP和CSPI-TP）。系统研究分子结构和微相结构对聚合物膜CSPI-AP、CSPI-TP和CSPI-T-10性能的影响。研究发现随着含四氟苯乙烯侧基二胺单体分子体积的增大,交联型磺化聚酰亚胺膜的微相分离尺寸随之增大,质子传导率逐渐提高,CSPI-AP在三种聚合物中具有最高的质子传导率。综合考量质子传导率和甲醇渗透率,CSPI-AP的选择性为18.5,要明显优于其他膜的选择性。