聚苯并咪唑(PBI)是一类机械性能、热性能、耐化学腐蚀性等综合性能优异的工程塑料,这些优异的性能使其在很多领域有广泛的应用前景。但是由于PBI主链的刚性太强,且分子链间存在大量氢键,因此PBI的溶解性差,限制了其发展应用。多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)是一类具有纳米尺度的笼型分子,它兼具无机Si-O-Si刚性内核以及外部有机基团,POSS目前已被应用于聚合物改性,来获得综合性能良好的POSS/聚合物材料。本论文以单官能化的七苯基POSS为原料,来制备一种新型POSS接枝PBI共聚物,以期获得热性能、溶解性能、机械性能等综合性能良好的PBI材料。通过顶角盖帽法制备了单官能化的3-氯丙基七苯基POSS (Cl-POSS),再经过碘置换反应制备了3-碘丙基七苯基POSS (I-POSS)。采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1HNMR、13CNMR、29Si NMR)、元素分析(EA)对合成的Cl-POSS 和 I-POSS对合成的Cl-POSS 和 I-POSS进行了表征,结果表明得到了预期结构的Cl-POSS 和 I-POSS。X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结果表明I-POSS是一种高度结晶的物质。热重分析(TGA)结果表明Cl-POSS 和 I-POSS均具有较好的热稳定性。以I-POSS为原料,将聚苯并咪唑主链咪唑环上的N-H基团与I-POSS通过N-取代反应,制备了一系列不同POSS含量的新型POSS接枝PBI共聚物(PPBI).同时采用物理共混的方法制备了相同含量POSS的PBI/POSS物理共混聚合物(PBIB)。通过元素分析计算出了POSS在PPBI分子链上的实际取代度为11.26-27.13%,重量含量为31.70～57.76%。特性粘数测试表明,PPBI系列聚合物的特性粘数要比相应的PBI的特性粘数略微降低,且PPBI接枝的POSS的基团越多,其特性粘数越小。溶解度测试表明,PPBI系列聚合物溶解性能比相应的PBI聚合物溶解性能有明显改善,常温下可溶于一些常见的有机溶剂中。利用XRD和SEM研究了POSS的引入对PBI聚合物的聚集态结构的影响以及POSS在PBI聚合物中的分散性,结果表明,POSS接枝到PBI分子链上使分子链堆砌的紧密程度下降,且POSS基团能够很好的分散在PBI聚合物中,SEM图中看不到明显的POSS的聚集区,而POSS共混在PBI体系中时,POSS在PBI基体中出现了大量的结晶,SEM图中可明显的看出存在两相区存在。机械性能测试结果表明,POSS接枝PBI聚合物的最大杨氏模量为4.72 Gpa,随着POSS含量的增加先增大后减小,但均比相应的PBI聚合物要高,断裂强度最大为85.00 Mpa,且随着POSS含量的增加也出现先增大后减小现象,断裂伸长率随POSS含量增大而减小。而POSS与PBI共混聚合物的杨氏模量最大为0.60 Gpa,小于相应的PBI的1.36 Gpa,、断裂强度从纯PBI的70.83 Mpa降至6.14 Mpa,断裂伸长率由6.32%降至2.6%,三者均随POSS含量增大而减小。表面水接触角测试表明P OSS的引入改变了PBI聚合物的表面性质,随着POSS接枝含量的增加,聚合物表面由亲水性变为疏水性,最大水接触角为99.0°。PPBI系列聚合物具有良好的热稳定性,5%热失重温度大于40℃,800℃残炭率大于55%。综合以上,本文制备的新型N-取代的POSS接枝PBI聚合物具有良好的综合性能。