聚酰亚胺泡沫(Polyimide foams,PIF)材料是一种集热稳定性、耐高低温性、绝热性、吸声性、阻燃性以及燃烧低烟毒性等优良理化性能于一身的高性能工程材料。具有其他聚合物基泡沫材料无法媲美的综合性能,因此在航空航天、舰船等尖端技术领域得到广泛应用。异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(Isocyanate-based polyimide foams,IBPIF)材料是以多元酸酐或其衍生物和多异氰酸酯为原材料通过自由发泡制备技术所制得的一种新型聚酰亚胺泡沫材料。由于IBPIF材料的自由发泡制备技术具有制备工艺流程简单、无需特种功能设备、原材料价格低廉等优势,因此可以有效降低聚酰亚胺泡沫材料市场价格,有力推动该类材料在尖端技术领域和普通技术领域的广泛应用,得到科研工作者的广泛关注。但是,目前通过现有自由发泡制备技术所制得的具有均匀、规整泡孔结构的IBPIF材料阻燃性及使用安全性较差,达不到尖端技术领域以及普通技术领域对聚合物基泡沫材料使用安全性的要求,因此IBPIF材料无法在国民工业中得到广泛应用。针对目前IBPIF材料阻燃性及使用安全性较差的问题,本文依托IBPIF材料的自由发泡制备技术,通过简单的发泡黑料与发泡白料制备配方调节实现具有规整、均匀泡孔结构IBPIF材料阻燃性及使用安全性的提高,主要研究内容如下:依托IBPIF材料第一种自由发泡制备技术,通过直接向发泡白料中后补加二苯甲酮四酸二酐(BTDA)粉末的简单方法,有效抑制了氨基和异氰酸酯基间副反应的进行程度。在保持材料泡孔结构均匀、规整性的前提下,有效提高了材料中聚酰亚胺的含量、降低了含脲基成分含量。随着BTDA粉末后补加量的逐渐提高,所制得IBPIF材料的阻燃性逐渐提高,燃烧行为及烟气释放行为均得到明显改善,燃烧时的燃烧速度及火焰蔓延速度都能得到有效控制,材料的使用安全性得到显著提高。当BTDA粉末后补加量与前驱体溶液质量比值达到25:20时,聚酰亚胺生成量达到最大值,材料基体树脂的成分保持恒定,此时材料的极限氧指数(LOI)值达到30%左右,阻燃级别达到难燃级。依托IBPIF材料第二种自由发泡制备技术,将IBPIF材料两种自由发泡制备技术有效嫁接在一起。在保持于发泡黑料中预先引入聚酰亚胺中间体技术优势的同时,在发泡白料中引入多元羧酸酯,有效改善了发泡成型过程操作的可控性,降低了材料密度,同时降低了IBPIF材料中含脲基成分的生成量,保证了材料的阻燃性。当用以制备发泡黑料所使用多元酸酐质量与多元酸酐总用量比值处于0.4-0.8之间时,可以制得具有高阻燃性、低密度的IBPIF材料。所制得IBPIF材料的LOI值及密度与通过粉末法制备技术所制得的聚酰亚胺泡沫材料相关性能参数基本一致。依托IBPIF材料第一种自由发泡制备技术,通过简单调节发泡料浆质量与密闭容器内腔体积比值的方法使材料密度得到有效调节。测试结果表明,IBPIF材料密度的提高不但可以使材料的力学性能得到显著增强,同时也可以使材料的阻燃性及使用安全性得到一定程度的提高。然而,当材料中聚酰亚胺含量达到一定程度时,材料密度对阻燃性的影响将变的很微弱。依托IBPIF材料第一种自由发泡制备技术,通过直接向发泡白料中添加水滑石(LDHs)/三(1-氯-2-丙基)磷酸酯(TCPP)的简单方法,使IBPIF材料阻燃性得到提高。实验结果表明,固体LDHs的使用可以使IBPIF材料的宏观及微观泡孔结构、热稳定性得到有效保持,但对材料阻燃性提高程度很低;液体TCPP的使用可以大幅度提高IBPIF材料的阻燃性,改善材料的燃烧行为及烟气释放行为,但TCPP的大量使用将严重破坏IBPIF材料的宏观及微观泡孔结构、热稳定性。然而,当固体LDHs和液体TCPP复合使用时,可以制得既具有规整泡孔结构又具有较高阻燃性及使用安全性的IBPIF材料。