目前,人们已将聚酰亚胺（PI）与SiO₂、TiO₂和蒙脱土等单组分无机物制成杂化材料,并且表现出优异的物理化学性能,但是将两种组分同时掺入PI基体中,由于工艺、制备等因素的复杂性,该方面的报道较少。本文用正交试验设计法,研究了聚酰胺酸固体含量、反应温度、加料间隔时间和反应时间对聚酰胺酸分子量及其分布的影响,采用凝胶渗透色谱仪测试了不同反应条件下合成的聚酰胺酸的分子量,确定了合成最高分子量聚酰胺酸的反应条件,该反应条件为反应温度:15℃;固体含量:8wt%;加料间隔时间:9min;反应时间:3h。用超声-机械共混法制备了PI/SiO₂、PI/Al₂O₃和PI/SiO₂-Al₂O₃杂化薄膜。采用红外光谱仪、原子力显微镜表征了杂化薄膜的结构和形貌,测试了杂化薄膜的热稳定性、紫外-可见光透过率、力学性能和耐电晕性。红外光谱分析表明杂化薄膜亚胺化不完全;原子力显微镜分析表明超声波对无机纳米粒子的分散作用明显,使纳米SiO₂粒子较均匀地分散在PI基体中,平均粒径70nm左右。杂化薄膜的耐电晕性比纯PI薄膜有所提高,且随着纳米粒子含量的增加有上升趋势,但提高不太明显,耐电晕时间最长提高4倍左右。杂化薄膜与纯PI薄膜相比,热稳定性稍有下降;拉伸强度和断裂伸长率稍有提高;紫外-可见光透过率降低。采用溶胶-凝胶法制备了PI/SiO₂、PI/Al₂O₃和PI/SiO₂-Al₂O₃杂化薄膜。探讨了无机含量、无机组分重量比、杂化工艺和亚胺化工艺对无机相形态结构、尺寸、均匀性、分散性以及杂化薄膜的热稳定性、电击穿场强、介电性能、耐电晕性、紫外-可见光透过率和力学性能的影响。通过红外光谱仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和示差扫描量热仪,分析了聚酰胺酸的亚胺化反应。结果表明随亚胺化温度的升高,无机相尺寸和紫外-可见光透过率先增大后减小,在140℃时出现峰值。混合溶胶使聚酰胺酸的反应热降低,加速了聚酰胺酸的亚胺化反应。在溶胶-凝胶法中,根据加入溶胶的方法不同进行一系列实验。首先,在合成聚酰胺酸后加入不同的溶胶。由傅立叶红外光谱谱图可以看出PI杂化薄膜已完全亚胺化,在硅铝共杂化的薄膜中,存在Si-O-Si、Al-O-Al结构,且PI基体与纳米粒子之间有一定键合,并有Si-O-Al结构形成。扫描电镜结果表明在硅铝共杂化的薄膜中存在球形和短纤维形两种无机相形貌,通过点元素分析某一无机颗粒处既存在硅元素又存在铝元素,进一步说明有Si-O-Al结构形成。其次,在合成聚酰胺酸过程中加入溶胶,并对中间加入溶胶是否使用超声波两种不同加胶方法进行比较。扫描电镜和原子力显微镜结果表明采用中间加入溶胶的方法制备的聚酰亚胺/无机杂化薄膜,其无机粒子的粒径为纳米级,溶胶在反应过程中加入比在合成聚酰胺酸后加入有利于无机纳米粒子的均匀分散,且粒子尺寸更小。溶胶在反应过程中加入时,使用超声更有益于无机纳米粒子的均匀分散。X-射线衍射实验结果表明未掺杂溶胶的PI薄膜具有一定有序度,而杂化薄膜中无机组分为非晶态,无机组分的加入破坏了PI薄膜有序度,加入偶联剂或改变亚胺化工艺可以改变杂化薄膜的有序度。偶联剂DB-550的加入改变了杂化薄膜的分子结构。各项性能测试结果表明无机含量和无机组分重量比影响杂化薄膜的紫外-可见光透过率、热稳定性、电击穿场强、耐电晕性、介电性能和力学性能。用超声溶胶并在合成聚酰胺酸过程中加入法所制备的薄膜,在紫外-可见光透过率、热稳定性、电击穿场强、耐电晕性和力学性能上,比其它溶胶加入方法好。硅铝共杂化薄膜,在性能上比SiO₂或Al₂O₃的杂化薄膜好。双无机组分与单无机组分掺杂的杂化薄膜相比,有可能实现某些性能在更宽范围内的调整。当杂化薄膜中的无机含量为4wt%,SiO₂与Al₂O₃的重量比为4:1,且加入一定量的偶联剂DB-550时,其综合性能最为优异。其热分解温度比纯膜提高了18℃左右;电击穿场强比纯膜提高了近20%,耐电晕时间是纯膜的16倍;拉伸强度比纯膜提高了近50%,断裂伸长率比纯膜提高了近136%。杂化薄膜的介电常数和介电损耗与频率的关系,符合德拜松弛极化机理。纳米无机氧化物对杂化薄膜的介电常数、介电损耗的影响是复杂和反常的,这些影响因素的因果关系有待进一步探讨。