在高分子领域,全芳香聚酰亚胺以其优异的综合性能,被广泛推广应用。它们具有优异的耐热性能、机械性能、化学稳定性以及耐辐射性等,被广泛应用于航空航天、电子材料、涂料和气体分离膜材料等领域。然而,众多的应用实例表明,大多数的全芳香环聚酰亚胺仍然有一定的缺陷,例如较高的熔融加工温度、较差的溶解性能及光学性能等。本文简述了聚酰亚胺的发展历史、分类、合成方法、表征方法等,并较详细地探讨了其改性方法。本文从芳香二胺和二酐单体的分子设计与合成出发,充分利用具有芳香性及不对称性的刚性吡啶杂环的独特性能,在聚合物的骨架中引入吡啶杂环及含有甲基取代基的吡啶环,从而有效地改善聚合物的溶解性能及光学性能,同时能够保持聚合物原有良好的耐热性能和机械性能。本文以三种不同结构的吡啶杂环为原料,与双酚A发生亲核取代反应,合成新型的含有吡啶杂环的二胺单体,所得的二胺单体与一系列的二酐通过热亚胺化法合成一系列的聚酰亚胺。采用FT-IR、NMR和元素分析等表征手段对所制备的单体和聚合物结构进行了分析和确认,并利用DSC、DMA、TGA、UV-Vis、XRD等多种仪器对聚酰亚胺材料各项性能如热性能、机械性能、光学性能和溶解性能等进行了详细表征和探讨。首先,从2-氯-5-硝基吡啶、双酚A为原料出发,合成的单体与五种二酐发生缩聚反应,最终得到一系列的聚酰亚胺。热性能测试表明引入吡啶杂环到聚酰亚胺主链没有降低其耐热性能,仍可维持较高的玻璃化转变温度,具有优异的热稳定性。另外,聚酰亚胺薄膜具有良好的机械性能和光学性能,其中由3,3’,4,4’-二苯醚四羧酸二酐合成的聚酰亚胺制备出了非常透明的聚酰亚胺薄膜。所合成的聚酰亚胺具有良好的溶解性能,在所有测试的极性溶剂中都能够溶解。其次,研究改变吡啶环上氮原子的位置对最终合成的聚酰亚胺性能的影响。以5-溴-2-硝基吡啶、双酚A为原料出发,合成的单体与五种二酐发生缩聚反应,最终得到一系列的聚酰亚胺。邻位效应影响了聚酰亚胺的耐热性能顺序为:吡啶氮原子在氨基间位取代>吡啶氮原子在氨基邻位取代。所得到的聚酰亚胺薄膜较以2-氯-5-硝基吡啶为原料合成的聚酰亚胺薄膜具有更好的机械性能。吡啶氮原子在氨基的不同取代位置,可以调变所合成聚酰亚胺的光透过性。所合成的聚酰亚胺具有良好的的溶解性能。最后,探讨在吡啶环上增加一个甲基基团对最终合成的聚酰亚胺性能的影响。以2-氯-3-甲基-5-硝基吡啶、双酚A为原料出发,合成的单体与五种二酐发生缩聚反应,最终得到一系列的聚酰亚胺。所合成的聚酰亚胺具有良好的热稳定性、机械性能和光透过性。同时,与以2-氯-5-硝基吡啶为原料合成的聚酰亚胺相比较,所合成的聚酰亚胺的热稳定性和机械性能略有降低,并具有更好的溶解性能。