图7-9 凹凸棒土复合BPDA—TFMB/DMBZ 和BPDA—TFMB/ODA 聚酰亚胺气凝胶的 红外热成像图（280℃）及红外热成像测试前后的形状收缩对比图
在新一代先进透波复合材料中，需要其增强纤维同时保持低介电常数，良好力学性能及热稳定性。芳族聚酰亚胺纤维因为具有优异的热稳定性，良好的耐化学性、耐辐射性等已成为最重要的高性能聚合物纤维之一。目前为止，商业生产聚酰亚胺因不同的化学链结构，介电常数通常在3.0～3.5。如果可以进一步降低PI 的介电常数，并且可以成功制备相应的具有良好力学性能的PI 纤维，则由低密度和低介电常数PI 纤维制成的轻量级天线罩将大大降低电磁波传输损耗。张清华课题组［47-48］从分子结构设计出发，合成了具有氨基修饰的超支化聚硅氧烷（NH2—HBPSi），然后将NH2—HBPSi 通过一步法原位聚合引入到含有—CF3（三氟甲基）的可溶性聚酰亚胺中，制备了一系列不同NH2—HBPSi 含量的聚酰亚胺纺丝溶液，利用湿法纺丝和高温热牵伸技术（图7-10）制备了兼具优异耐热性能、低吸水率、良好力学性能的低介电聚酰亚胺纤维。为了进一步提高复合纤维的力学性能，又设计了结构更加刚性的聚酰亚胺基体，并通过两步法原位聚合将NH2—HBPSi 成功引入，制备了一系列不同NH2—HBPSi 含量的聚酰胺酸纺丝溶液，再次利用湿法纺丝技术制备了聚酰胺酸初生纤维，经过适宜的热环化及热牵伸处理，纤维的力学性能得到大大提升，并且对聚酰亚胺复合纤维的结构和性能进行了深入分析研究。研究结果表明，PI/HBPSi 复合纤维的介电常数和损耗随着NH2—HBPSi 含量的增加显著降低，即介电常数从纯PI 纤维的3.6 降到复合纤维的2.56（f = 108），介电损耗也从0.047 降到0.01 以下，这种降低主要是NH2—HBPSi 的介电限域效应和聚合物链的自由体积增加引起的。NH2—HBPSi 的加入还能有效地增强纤维的力学性能，拉伸强度为3.44 GPa，模量为115.2 GPa，相对于纯PI 纤维，强度增加37%，而且比商品化的高强度Kevlar 49 纤维的强度还高（约高出19%）。
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图7-10 基于BPDAPDA—BIA 结构的低介电高强聚酰亚胺纤维的制备流程图
对聚酰亚胺气凝胶进行功能化处理也可降低其介电常数与介电损耗，作者课题组针对传统BPDA—ODA 结构聚酰亚胺气凝胶吸湿性较大的问题，引入含三氟甲基的TFMB 进行共聚，研究了二胺ODA/TFMB 比例对聚酰亚胺气凝胶密度、比表面积、热性能、机械性能及吸湿性能的影响。结果表明，TFMB 的加入使聚酰亚胺的机械性能、介电性能和耐热性能有所提高，吸湿性显著降低，扩展了其在潮湿环境中的应用。当ODA ∶TFMB = 5 ∶5 时，聚酰亚胺气凝胶的综合性能最佳，其介电性能如图7-11 所示。
图7-11 不同ODA/TFMB 比例下共聚BPDA—ODA/TFMB 气凝胶的介电性能
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