高性能聚酰亚胺纤维兼具高强高模和良好的耐候性,可在200～300℃长期使用。本文对聚苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、芳纶Ⅲ、聚对苯撑并苯双噁唑(PBO)和聚酰亚胺(PI)纤维四种高性能有机纤维在250～450℃下进行热处理,研究其长度和力学性能变化,追踪热处理过程中纤维化学结构、凝聚态结构和形貌演变,并结合电子云密度和键级分析其耐热机理。结果表明,在高温条件下,PPTA和芳纶Ⅲ纤维的化学结构破坏是导致其力学性能下降的主要因素;同时,纤维的缺陷结构及结晶度的变化也对其耐热性能产生了显著的影响;在低于400℃时,PI纤维的强度保持率最高;PBO纤维的热尺寸稳定性最好。通过研究PPTA纤维、芳纶Ⅲ、PBO纤维与PI纤维的耐紫外性对比,结果表明芳纶Ⅲ和PI纤维随着紫外灯的照射,力学强度几乎没有损失,其耐紫外性能最为优异,其次是PPTA纤维,PBO纤维随紫外灯的照射其强度下降得最快,耐紫外性较差。通过研究其他三种纤维与PI纤维的化学稳定性对比,结果表明PPTA和芳纶Ⅲ纤维在酸性溶液处理后有一定的力学损失,耐酸性较差,但其耐碱性较为优异。PI纤维的耐盐酸性和耐碱性较差。四种纤维在室温下经盐溶液和有机溶剂处理后,力学强度几乎没有损失,说明四种纤维的耐盐性和耐有机溶剂性比较优异。为进一步深入研究PI纤维的热性能,本文又采用两步法以联苯四羧酸二酐(BPDA)、对苯二胺(p-PDA)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(APB134)为原料,制备出从刚性到柔性一系列BPA型聚酰亚胺纤维,研究柔性结构对PI纤维热性能及其他性能的影响。结果表明,柔性结构的增加会降低纤维的热分解温度;柔性结构的引入破坏了纤维的规整度,纤维由结晶态向无定形态转变,纤维柔性增加,断裂伸长率大大提高。为进一步纵向研究醚键对PI纤维性能的影响,本实验又采用相同的纺丝条件制备了BPDA/p-PDA/ODA体系的聚酰亚胺纤维。结果表明,醚键的增加对纤维的强度和热分解温度没有太大的影响,但会使纤维的初始模量下降,断裂伸长率提高。