聚酰亚胺(PI)材料因其分子链中含有大量的芳杂环刚性共轭结构而具有优异的耐高低温、耐老化、耐辐照、耐化学腐蚀和低介电、高绝缘等特点,作为树脂基体在航空航天领域具有重要应用,如耐高温轴承、发动机外涵道、外罩导管等。随着飞行器马赫数的快速提升,对材料结构减重或透波功能、长期使用温度等提出了更高的要求。高强高模PI纤维兼具PI材料的综合性能特点和高性能纤维的力学性能特点,可满足热固性PI树脂高温高压的加工要求。本研究采用高强高模PI纤维织物增强热固性PI树脂制备一种全PI复合材料,为结构-功能一体化高性能复合材料的研究拓展了新的方向,主要研究内容如下:1.采用单体原位聚合(PMR)法制备PI-PEPA、PI-NA两种热固性树脂,确定了树脂体系的固化工艺参数,并对树脂模压件进行性能表征。结果表明,PI-PEPA具有更为优异的综合性能,熔体最低粘度仅为200Pa·s,熔体加工窗口宽,具有优异的加工成型性能,固化后玻璃化温度在330-350℃之间,热失重5%温度在610℃以上,线性热膨胀系数为16.64 ppm/K,拉伸强度可达到80 MPa以上,模量在2.5 GPa附近,断裂伸长率大于9%,抗冲击强度最高可达26.3 kJ/m2,介电常数为2.9,介电损耗仅为0.005。2.采用高强高模PI纤维织物和石英纤维(QF)织物增强热固性PI树脂制备PI/PI、QF/PI复合材料,并对各复合材料的耐热、力学和介电等性能进行表征分析。结果表明,PI织物与PI树脂界面结合紧密,PI/PI复合材料层间剪切强度大于36 MPa,弯曲强度达400 MPa以上,模量高于22 GPa,玻璃化温度大于320℃,热失重5%温度大于600℃,密度约1.4g/cm3。此外,PI/PI复合材料的介电常数为3.2,低于QF/PI复合材料。3.对制备的PI/PI复合材料进行热处理和湿热处理以模拟其在高温和湿热环境中使用的性能表现。结果显示,PI/PI复合材料经300℃/2 h高温之后各项性能基本保持不变;湿热处理后复合材料的吸湿率低于0.1%,力学性能保持率大于90%,介电常数上升幅度小于5%,且经高温干燥后力学性能可回复至原数值的95%以上,介电性能基本回复至原值。