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聚酰亚胺（PIs）是一种高性能特种工程塑料,由于拥有不可替代的优异热性能和机械性能,被长期使用在航天航空、柔性显示及电工电子等领域。然而,随着人们对高性能材料需求的不断提高,聚酰亚胺材料需要达到耐更高温度（（29）300?C）的需求。聚苯并咪唑（PBIs）作为另一种耐高温的高性能聚合物,在氮气气氛中热失重开始温度可到达600?C,但其较为严苛的合成条件限制了其使用。为了集两种高性能聚合物的优势,研究人员已经成功开发出苯并咪唑聚酰亚胺（PBIIs）。苯并咪唑聚酰亚胺是一种同时含有咪唑（BI）环和亚胺环的杂环高分子材料,拥有极其优异的耐高温性能和较简单的合成过程。咪唑环作为一种特殊含氮的极性五元杂环,可以为高分子聚合物引入氢键及更强的电荷转移作用,使苯并咪唑聚酰亚胺材料表现出独特的热性能和机械性能。同时,咪唑环上氮原子的孤对电子可以与金属阳离子形成金属络合物,这为制备金属螯合聚合物提供了可能,而高分子中的金属交联关系可进一步提升苯并咪唑聚酰亚胺的性能。但是咪唑环形成氢键的能力会增加聚合物分子与水分子之间形成氢键,从而增加了苯并咪唑聚酰亚胺材料的吸水率,而高吸水率可能引起材料诸多的使用问题;同时由于苯并咪唑聚酰亚胺较高的分子堆积密度,此材料表现出溶解性较差,这也为其加工带来了一定的困难;再者就是苯并咪唑聚酰亚胺较高的有序结构使此类聚酰亚胺较易形成电荷转移配合物,致使苯并咪唑聚酰亚胺薄膜表现出较深的颜色,限制了其在光学显示方向的使用。所以本文的研究从以下几个方面进一步提升苯并咪唑聚酰亚胺的性能,使其在保持原有优势的前提下,改善其劣势性能。1、为了降低苯并咪唑聚酰亚胺材料的吸水率,我们设计合成了5（6）-氨基-2-（5-氨基吡啶-2-基）苯并咪唑（PyPABZ）并合成了相应的共聚苯并咪唑聚酰亚胺薄膜材料。我们通过分子模拟计算和红外光谱确定此类聚酰亚胺主链分子中存在分子内氢键,这种氢键“锁定”了咪唑环上的-NH-的质子氢,使其无法与水分子形成氢键,从而降低材料的吸水性。同时此类较强的分子内的作用力固定了分子的结构,使聚合物的主链分子保持较高的刚性,从而促使聚酰亚胺材料较高的填充系数,致使相应的聚合物表现出优异的玻璃化转变温度（Tg）和较低的线膨胀系数（CTE）。2、为了得到更高尺寸稳定性的苯并咪唑聚酰亚胺,使其更好地符合柔性显示基板的加工和使用需求。我们合成了6-氨基-2-（4-氨基苯）-1-甲基苯并咪唑（m-MePABZ）和5-氨基-2-（4-氨基苯）-1-甲基苯并咪唑（p-MePABZ）及其相应的苯并咪唑聚酰亚胺薄膜。此类N-甲基苯并咪唑聚酰亚胺（MePABZ-PBIIs）由于其咪唑环上的-NH-质子氢被甲基取代,所以表现出较低的吸水率。但是由于甲基的存在,苯并咪唑聚酰亚胺主链分子间的氢键被阻碍,所以在相同的二酐情况下,此类聚酰亚胺材料热性能有所下降。我们通过实验数据对比,发现甲基在“间位”的情况下（m-MePABZ-PIs）性能下降的程度较甲基在“对位”的情况下（p-MePABZ-PIs）要小。同时,由于甲基侧基的存在,N-甲基咪唑二胺（MePABZ）可以和均苯四甲酸二酐（PMDA）聚合形成具有柔韧性的苯并咪唑聚酰亚胺薄膜,这一点是传统5（6）-氨基-2-（4-氨基苯）-苯并咪唑（PABZ）二胺无法实现的。所以我们制备了m-MePABZ-PMDA,其表现出低至2.5 ppm K-1的线膨胀系数和高达431?C的玻璃化转变温度。3、为了制备可溶的苯并咪唑聚酰亚胺,我们制备了2,2?-（4,4?-氧亚联苯基）-双（1-苯基-5-氨基苯并咪唑）（5a）和2,2?-（4,4?-六氟异亚丙基）-双（1-苯基-5-氨基苯并咪唑）（5b）两种二胺,并利用其制备了相应聚酰亚胺。此类苯并咪唑聚酰亚胺由于含有N-苯基、醚键及三氟甲基,致使聚合物分子的链段堆积较为松散,所以此类聚酰亚胺表现出较高的有机溶剂溶解性。尽管N-苯基的存在阻碍了此类苯并咪唑聚酰亚胺分子内氢键的产生,但其依旧保留咪唑环电荷转移的促进作用,从而增强了分子间的作用力,进而维持聚合物较高的玻璃化转变温度。N-苯基作为一种刚性侧基,利用其大的空间位阻作用限制聚合物链段的自由旋转,对此类聚合物热性能的提升也起到了一定的作用。最后我们对比了此类聚酰亚胺主链中醚键与三氟甲基对其薄膜性能的影响,其中三氟甲基可以更有效地提高薄膜的溶解性和光学透过性,同时其保持热性能的效果也优于醚键。4、为了制备透明无色的苯并咪唑聚酰亚胺薄膜,我们制备了6,4?-二氨基-2?-甲基-1-苯基-2-苯基苯并咪唑（5a）和6,4?-二氨基-2?-三氟甲基-1-苯基-2-苯基苯并咪唑（5b）,同时利用一步法和两步法制备了相应的聚酰亚胺。此类苯并咪唑聚酰亚胺由于含有咪唑环及扭曲结构,所以表现出优异的热性能和较高的光学透过性,其中5b-HPMDA的截止波长为326 nm,在波长为407 nm处透过率达到80%,这一光学性能是其它苯并咪唑聚酰亚胺薄膜无法比拟的。同时我们系统地对比了此类二胺中不同的2?-取代基对聚合物性能的影响,其中2?-甲基聚酰亚胺表现出更高的玻璃化转变温度,而2?-三氟甲基聚酰亚胺表现出更好光学性能。5、为了获得更高介电常数的聚酰亚胺材料,我们制备了5-胺-2-（5-氨基吡啶-2-基）-1-甲基苯并咪唑（PyMePABZ）,并利用其两个氮原子的孤对电子配位金属阳离子,制备含有Cu2+螯合物的苯并咪唑聚酰亚胺（Cu-PBIIs）。由于金属螯合物增大了聚合物的固有取向极化,此类聚合物表现出较高的介电常数（?r=3.7-5.3）。同时由于聚合物存在金属交联作用,聚酰亚胺材料的热性能和机械性能得到提升,其中玻璃化转变温度都超过400?C,5%热失重温度都保持500?C以上。这些数据表明,金属配位交联为开发高性能的聚酰亚胺材料提供了一种新的方法,同时这些聚酰亚胺薄膜表现出在耐高温电容器方面的潜在应用。