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聚酰亚胺（PI）作为一种特种工程材料,其具有优异的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性以及化学稳定性,目前广泛应用于航空航天、太阳能电池底板、液晶显示和汽车制造等领域。但是传统的PI材料依然面临着诸多挑战,如高吸水率、缺少功能性基团、难溶难熔、与基板的粘附性差等,因此如何改善PI的性能一直是科研工作者研究的焦点之一。有机硅改性PI材料因其具有低吸湿率、低介电常数以及耐高-低温性等优势吸引了越来越多的关注。本文通过化学改性的方法将有机硅结构单元引入到PI主链中,制备了两种不同的有机硅改性聚酰亚胺气凝胶（PIA）材料（PIA-APS、PIA-POSS-NH2）,并重点研究了两种气凝胶材料在吸附性能方面的表现;采用热亚胺化法制备了两种不同的有机硅改性PI膜材料（PI-APS、PI-POSS-NH2）,并成功赋予材料较高的疏水性和光学透明性等;在有机硅改性PI膜的基础上,将多壁碳纳米管（MWCNTs）引入到PI基质中,制备了MWCNTs/PI复合膜材料,在赋予材料导电性的同时也大大提升了其力学性能。本文具体内容如下:1.以3-氨丙基三乙氧基硅烷为单体,在盐酸的催化作用下合成了氨丙基聚倍半硅氧烷盐酸盐,进一步将其通过离子交换树脂后制得了氨丙基聚倍半硅氧烷（POSS-NH2）,并选用FTIR、1H NMR以及XRD对其结构进行表征。将3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）与硅氧烷单体（1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷（APS）、POSS-NH2）共聚反应,采用简单的热固化和常压干燥工艺制备了两种不同的有机硅改性PIA。FTIR和固体1H NMR结果表明-Si-O-Si-结构单元成功地引入到PIA网络中。SEM和BET证实有机硅结构单元的引入可以在气凝胶内部形成较大的孔结构,从而提高气凝胶的吸附性能。改性后的气凝胶材料具有较高的疏水性,与水的接触角（CA）最高可以达到143°,在油水混合物中可以有效地实现对油的选择性吸附。气凝胶材料对丙酮、甲醇、乙酸乙酯等多种有机溶剂表现出良好的循环吸附能力,经过15次吸附实验后气凝胶的吸附容量（大于其自身重量的3倍）几乎不变。结果表明有机硅改性PIA在废水处理领域可以作为一种吸附材料,实现对其中油类污染物和有害有机试剂的选择性吸附。2.以3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）和硅氧烷类单体（APS、POSS-NH2）为原料,通过三元共聚制备PI前驱体-聚酰胺酸（PAA）,经过刮涂、热亚胺化得到了两组不同配方的有机硅改性PI膜材料。FTIR结果显示有机硅结构单元已经被成功的引入PI主链中,共聚物具有较高的断裂伸长率。由于有机硅柔性链段更有利于分子链的微观运动变形,使得膜材料的延展性或韧性有明显的提高,但是聚合物体系自由体积增大的同时会减弱分子间的相互作用力,进而使得膜材料拉伸强度随之降低。通过静态接触角（CA）测试对膜材料的疏水性进行了研究,发现其从63°（纯PI膜）最高上升至100°,这说明有机硅改性可以提升膜材料的疏水性。通过将紫外光透过膜材料,测得了其相应的透光率,结果表明有机硅改性的PI膜材料具有更优秀的光学透明性。介电性能测试表明柔性-Si-O-Si-链段的存在可以降低材料介电常数。TGA测试结果表明有机硅结构单元的引入降低了PI的热稳定性,而热稳定性下降的主要原因是来自于解离能更低的Si-C键的热降解。3.将3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）和POSS-NH2在室温下进行三元共聚,同时将多壁碳纳米管（MWCNTs）引入到反应体系中,最后经过刮涂、热亚胺化得到了MWCNTs/PI导电复合膜材料。力学性能测试表明MWCNTs/PI导电复合膜材料的拉伸强度最高可达130 MPa以上,其强度与无MWCNTs补强的PI膜相比有明显的提升。复合膜的接触角在POSS-NH2和MWCNTs二者的协同作用下最高可以达到110°,可作为一种高疏水膜材料得以应用。MWCNTs均匀分散在聚酰亚胺基底中,在共聚物内部形成了导电网络,并且材料的电导率随着MWCNTs含量的增加而逐渐变大。此外,MWCNTs/PI导电复合材料能够将其捕获到的材料本身的形态变化（包括折叠、扭曲）转化为电信号的变化,该特性说明MWCNTs/PI导电复合膜材料在传感器领域具有广阔的应用前景。