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聚苯并噁唑（PBO）类聚合物因其高强高模、耐高温、阻燃性能好等优点而得到广泛关注，除了日本东洋纺已经商品化的PBO高性能纤维(Zylon)以外，各国研究者们也在不断开发它在各个领域中的潜在应用。聚苯并噁唑（PBO）纳米纤维膜可通过将前驱体聚酰亚胺（PHA）溶解后，经过静电纺丝以及高温热环化制备得到。本论文从前驱体聚合物的合成出发，成功地合成了BisAPAF-ICPHA聚合物，进一步制备出具有优异热稳定性、机械性能、耐溶剂、耐阻燃性的新型PBO纳米纤维膜，对其结构、热稳定性、力学性能、介电性能等进行了分析与表征，并探讨了其在质子交换膜领域的应用。主要研究内容如下：1.设计并合成了聚酰亚胺（PHA）。以2,2-双（3-氨基-4-羟基苯基）六氟丙烷（BisAPAF）和间苯二甲酰氯（IC）两种组分通过缩聚反应合成了PHA；通过红外光谱（FT-IR）、核磁共振-氢谱（1H NMR）等表征手段对所制备的PHA进行了详细的表征，证实了PHA聚合物的结构；所合成的PHA聚合物具有较高的分子量，其特性粘度为0.33dL/g，能满足纺丝要求。2.通过静电纺丝和高温热环化成功制备了PBO纳米纤维膜。将纺丝得到的PHA纤维膜在马弗炉中热环化，制得了尺寸均匀的PBO纳米纤维膜。FT-IR分析表明PHA聚合物成功转变为PBO；PBO纳米纤维膜具有优良的机械性能和热稳定性能：加入MWCNTs掺杂后的PBO膜的拉伸强度最高可达35.77MPa，杨氏模量达到1.11GPa；TGA分析表明PBO膜在氮气中的热分解温度在550℃以上。同时它又不溶于乙醇、丙酮、氯仿和大部分酸溶液等传统溶剂，具有耐常规溶剂的性能。3.研究了PBO纳米纤维膜的介电性能。实验制得的PBO纤维膜含有氟原子且具有层状多孔结构，而这正是降低材料介电常数的有效方法之一。PBO纳米纤维膜具有较低的介电常数，频率为1MHz-1GHz的测试条件下，ε为3.0左右，添加0.8wt%的MWCNTs后PBO复合纳米纤维膜的介电常数ε达到了1.2，MWCNTs含量为1.0wt%时，介电常数ε最低降低到1.5，说明碳管的填充要超过一定量范围内才能有效改善其介电性能。PBO纳米纤维膜具有较低的介电常数，表明在电子封装领域具有潜在的应用价值。4.制备了PBO与磺化聚苯砜（SPPSU）的复合膜材料，测试并分析比较了商品化Nafion膜、纯SPPSU膜和SPPSU/PBO膜的质子传导性能和直接甲醇燃料电池发电性能。SPPSU/PBO膜在完全水润状态下的质子传导率随温度的增加而提高，在80℃时达到0.15S/cm，媲美商品化的Nafion膜。将SPPSU/PBO膜组装成单池，与Nafion膜进行直接甲醇燃料电池发电性能的比较测试，结果表明，SPPSU/PBO在常温下的最高功率密度只达到9mW/cm2，但仍高于Nafion膜和纯SPPSU的7mW/cm2，而且从SPPSU/PBO的开路电压（800mV）要比Nafion膜和纯SPPSU膜的高，可以看出PBO膜体对其阻醇性能的贡献，阻醇性能明显改善。