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聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）是芳香族杂环刚性链高分子化合物,由该刚性链聚合物通过液晶纺丝法成型的PBO纤维具有超高拉伸强度和拉伸模量、耐高温及阻燃等优异特性。PBO纤维作为先进复合材料的增强纤维具有巨大的应用前景,但PBO大分子链上缺少极性基团,纤维表面非常光滑,导致了PBO纤维与基体材料的界面粘结性能相对较差。另外,PBO纤维的抗紫外老化性能也不理想,而且其轴向压缩性能（0.2～0.4 GPa）较差。这些缺点都极大地限制了PBO纤维在先进复合材料领域中的应用。因此,如何增强PBO大分子链间的作用力,提高PBO纤维的轴向压缩强度和抗紫外老化稳定性,改善纤维与树脂基体间的界面粘合性能,已成为PBO纤维作为先进复合材料增强材料的关键问题。本论文围绕高性能、工程应用和理论研究三个方面,通过新的分子结构设计,采用化学共聚改性的方法,对芳杂环刚性链液晶高聚物的改性进行了系统和深入的研究。1、在由单体聚合制备PBO时,通过以25-二羟基对苯二甲酸（DHTA）替代部分对苯二甲酸（TPA）制备出了主链上含有羟基基团的共聚物（DHPBO）。并通过干喷-湿纺成型技术得到了DHPBO初生纤维。纤维的拉伸强度随着DHTA添加量的增加而下降,但当DHTA的摩尔含量为5-10%时,DHPBO纤维的拉伸强度和拉伸模量分别可达到5.05～5.24 GPa和143.48～171.61 GPa,仍保持了较高的力学性能,且DHPBO纤维具有较好的热稳定性。2、以多聚磷酸（PPA）的水溶液为凝固浴,考察了凝固浴温度、浓度和空气层高度在DHPBO纤维成型时,对初生纤维形貌、微观结构及力学性能的影响。经优化后的DHPBO纤维的最佳成型工艺条件为：空气层高度为30 cm,凝固浴浓度为10%,磷酸水溶液凝固浴温度为25℃。在此工艺条件下成型的DHPBO纤维表面光滑,具有较高的力学性能。3、通过X-射线光电子能谱（XPS）和液体与纤维表面接触角的测定研究了DHPBO纤维的表面性能。结果表明,DHTA的引入明显提高了PBO纤维表面极性基团的含量；DHPBO纤维对水和乙醇的浸润性能得到明显改善,接触角减小,综合性能较佳的DHPBO-10%纤维的表面自由能达到42.89 mJ/m2,较PBO纤维提高了20%。4、利用微脱粘测试和SEM观察研究了DHPBO纤维／环氧树脂的界面粘结性能。当DHTA摩尔含量为10%时,DHPBO纤维／环氧树脂的界面剪切强度较PBO／环氧树脂的界面剪切强度增加了90%以上,达到18.87MPa,复合材料破坏形貌的SEM观察也显示出DHPBO纤维界面粘结性能得到明显改善,由原来界面破坏变成复合材料基体的部分破坏。5、通过单纤维压缩弯曲测试和弹性环测试评价了DHPBO纤维的抗压缩性能。单纤维压缩弯曲实验测试表明,DHPBO纤维的等效弯曲模量达到19.37 GPa,比PBO提高了26%。经过相同载荷轴向压缩后,DHPBO纤维表面仅形成了一个微弱的压缩带,而PBO纤维表面则显示出了一个明显的压缩带,同时弹性环纤维压缩实验也说明,羟基基团的引入显著改善了PBO纤维的抗压缩性能。6、通过化学共聚改性及物理添加抗紫外剂的方法制备了PBO的抗紫外改性纤维。纤维紫外加速老化前后的力学性能、特性粘度及SEM测试结果一致表明,这种经过物理和化学改性协同作用下的DHPBO/n-TiO2纤维具有最佳的抗紫外老化性能,并且金红石型纳米Ti02对PBO的抗紫外改性效果要优于有机抗紫外剂（2,2’-（1,2-乙烷二基）双（4,1-亚苯基）双苯并嗯唑）。从PBO纤维紫外加速老化试样的ATR-FTIR测试结果出发,提出了PBO纤维可能存在紫外老化降解机理,即PBO的紫外老化过程首先是噁唑环的C-O键和C-N键发生断裂,从而引发PBO大分子链发生开环反应。7、通过在PBO大分子链上引入三氟甲基基团制备了一系列含氟聚对苯撑苯并二噁唑（6FPBO）聚合物,并将其制成纤维和膜材料,对其作为介电材料应具备的基本性能进行了分析。结果发现,本实验所制备的6FPBO膜具有较好的力学性能和热稳定性,在80℃去离子水中的膨胀率均小于3.3%,吸水率均小于1%,6FPBO-3%膜在1 MHz下的介电常数为1.21,即6FPBO膜的力学性能、热稳定性、介电性能、膨胀率、吸水率及高温下的热膨胀系数等均能满足作为微电子封装材料的要求。8、首次合成了大分子链上含有吡啶环结构的芳杂环刚性链大分子——PIPD,并通过液晶纺丝技术制备出高性能PIPD纤维。与PBO纤维相比,PIPD纤维与水和乙醇的接触角减小,液滴在纤维表面的浸润过程明显加快。对PIPD纤维的压缩弯曲实验表明,PIPD纤维相对于PBO纤维,具有更好的抗压缩性能,其等效弯曲模量达到22.54 MPa,比PBO纤维增加了47%。9、通过将PBO、DHPBO纤维织成织物,首次制备了DHPBO/GF（玻纤）/EP（环氧树脂）、PBO/GF/EP复合材料,并对PBO、DHPBO纤维织物的机织方法、复合材料的层间剪切强度、抗冲击性能及织物与基体材料之间的界面粘结性能作了初步研究。结果表明,DHPBO/GF/EP复合材料的层间剪切强度和抗冲击性能要明显优于PBO/GF/EP复合材料,DHPBO织物与基体环氧树脂具有相对更好的界面粘合性能。