中文摘要：

为改善聚酰亚胺（PI）薄膜的耐原子氧、吸水率、粘结等性能，并提高其力学、耐热等综合性能，本申请提出将具有高刚性、高耐热性和规整性的梯形聚倍半硅氧烷（LPSQ）引入PI基体中制备杂化薄膜思路。课题将合成出具有不同分子量、不同官能团及官能度的LPSQ以改变其与PI的相容性，通过共混和共聚的方式制备PI/LPSQ杂化薄膜，系统研究杂化体系的化学组成、杂化方式（共混和共聚）和成膜工艺（溶液浓度、溶剂挥发速度、热处理程序等）对杂化薄膜的相态和性能的影响,并对相分离过程进行跟踪。目标是建立组成－相容性－工艺－相态结构－性能之间的关系，探索刚性链状LPSQ在PI基体中的相分离机制，并通过多层次结构设计和过程控制实现杂化薄膜的相态和性能可控，以制备满足不同使用要求的材料。本项目的实施旨在揭示微观结构和宏观性能之间的内在联系，丰富聚合物改性和结构控制新方法，发展相分离理论，为航空航天、微电子领域提供新材料。

结论摘要：

本项目的目标是利用梯形聚倍半硅氧烷（LPSQ）对聚酰亚胺（PI）进行改性，建立PI/LPSQ复合薄膜的结构与性能之间关系，获得结构可控的PI/ LPSQ复合薄膜，满足不同领域的需求，并探索杂化薄膜的相分离机理。为了研究LPSQ结构对杂化薄膜结构与性能的影响，合成制备了不同分子量的苯基梯形聚倍半硅氧烷(LPPSQ)和巯基苯基梯形聚倍半硅氧烷(LPMPSQ)；通过硝化和还原反应对LPPSQ进行官能化改性，制备了硝苯基梯形聚倍半硅氧烷(LPNPSQ)和氨苯基梯形聚倍半硅氧烷(LPAPSQ)。所制备的LPSQ具有规整的梯形结构，并可通过反应和制备条件调控，实现LPSQ的结构和官能化程度的控制。系统研究了具有不同分子量、不同官能团和不同官能化程度结构的LPSQ对PI/LPSQ杂化薄膜的结构与性能的影响。结果表明LPSQ的分子量对杂化薄膜的结构与性能影响较小；无极性基团的LPPSQ与PI容易发生相分离；在LPPSQ中引入部分巯基，可以改善杂化薄膜的相容性，并随着巯基含量增加，通过巯基含量的调控实现杂化薄膜表面性能与力学性能的控制；将LPPSQ进行硝化制备的LPNPSQ可以大幅度提高PI与LPSQ之间的相容性，在一定用量范围内，随着LPNPSQ用量的增加，杂化薄膜的力学性能和耐热性均有所提高；将LPNPSQ还原后的LPAPSQ加入到PI中，可进一步提高其相容性，但LPAPSQ的氨基会参与PI的化学反应，引起交联结构发生，导致薄膜变脆。从而全面建立了PI/LPSQ杂化薄膜的结构-性能之间关系，实现PI/LPSQ杂化薄膜结构与性能的调控。利用紫外可见（UV）、SEM、XPS等研究手段，对PI/LPSQ杂化薄膜制备过程中的相态和性能变化过程进行了跟踪，研究相分离机理。结果表明PI的预聚体-聚酰胺酸（PAA）、LPSQ均能很好的溶解在DMAC等所使用的溶剂中，在涂膜前三者形成均相体系，随着溶剂的挥发，PAA与LPSQ发生相分离，并形成以PAA为海、LPSQ为岛的海-岛结构，在热处理过程中，PAA环化变成PI，而LPSQ的粒子尺寸增长不明显，说明杂化薄膜的相分离过程发生在溶剂挥发阶段，硝化或氨基化的LPSQ与PAA或PI的相容性均较好，不容易发生相分离。项目执行期间，发表学术论文9篇，其中SCI收录杂志发表8篇，授权国家发明专利1项。