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芳香族聚酰亚胺(PI)由于具有优异的耐热稳定性、优良的粘接性能、耐辐照、良好的尺寸稳定性等优点，在高温结构胶粘剂领域占据了重要的地位。其中聚酰亚胺胶膜由于可用于大面积粘接，使用便捷等优点，成为了近年来研究的热点。随着航空航天、先进战略战术武器装备工业的迅速发展，对耐高温聚合物胶膜材料的耐温等级提出了越来越高的要求。因此，研究开发耐高温高性能聚酰亚胺胶膜材料具有重大的科学意义与应用价值。
本论文从分子设计的角度出发，通过在聚合物分子主链上引入极性、柔性基团，含氟基团以及共聚结构等，制备了系列聚酰亚胺胶膜材料，系统研究了分子结构、分子量、粘接条件等因素对于聚酰亚胺的溶解性能、耐热性能、力学性能、熔融性能和粘接性能等的影响规律，其主要内容如下：
1)基于含醚键二酐ODPA、含砜二胺3，3’-DDS、含氟二胺6FAPB以及封端剂PA，采用高温一步法设计合成了一系列具有不同分子量的聚酰亚胺。研究结果表明，该系列聚酰亚胺具有优异的溶解性能、耐热性能以及熔体流动性，并且可制备成自支撑的聚酰亚胺胶膜，该系列聚酰亚胺胶膜对不锈钢、LY12-CZ铝合金均有良好的粘接性能，可在220℃下作为结构胶膜进行使用。分子量、粘接温度以及残留部分溶剂对粘接性能影响显著，其中设计分子量为30000的TPI-3表现出较高的剪切强度，室温剪切强度最高可达17.6MPa，220℃下的剪切强度最高可达12.2MPa。
2)为进一步提升聚酰亚胺胶膜的耐热等级，设计合成了以ODPA为二酐，6FAPB、4，4’-DDS为二胺，PA为封端剂的一系列具有不同分子量的聚酰亚胺。该系列聚酰亚胺具有良好的溶解性能和熔体流动性，可制备成自支撑的聚酰亚胺胶膜，用4，4’-DDS取代3，3’-DDS后，聚酰亚胺胶膜的耐热性能、力学性能及粘接性能均有不同程度的提升。对粘接条件进行了系统的优化并考察了分子量等因素对聚酰亚胺性能的影响规律，研究结果表明，设计分子量为30000的TPI-3粘接性能最为优异，基于优化后的粘接条件对不锈钢材料进行粘接，室温剪切强度为21.0MPa，250℃下的剪切强度为19.4MPa，保持率高达92％，可在250℃下作为结构胶膜进行使用。
3)从分子设计的角度出发，分别制备了一系列具有不同分子结构的聚酰亚胺共聚物，进一步研究分子结构对于聚酰亚胺的溶解性能、耐热性能、力学性能、熔融性能和粘接性能等的影响规律。研究结果表明，这些聚酰亚胺树脂均具有良好的溶解性能、耐热性能及熔融性能，其中基于DSDA/6FAPB-mPDA/PA的TPI-A可制备成自支撑胶膜，其粘接不锈钢试片的单搭接剪切强度室温下高于13MPa，270℃下依然保持在10MPa，以上，可在270℃作为结构胶膜进行使用；基于aBPDA-ODPA/6FAPB-pDDS/PA的TPI-C可制备成以玻璃布支撑的载体胶膜，其单搭接剪切强度室温下高于12MPa，280℃下仍达到9MPa以上，可在280℃作为结构胶膜使用。
4)采用PEPA封端的热固性聚酰亚胺制备了均匀平整的聚酰亚胺载体胶膜。对载体胶膜粘接性能的研究结果表明，载体胶膜的厚度对其粘接性能影响显著。此外，在被粘材料表面底涂表面处理剂有助于蜂窝夹层结构平拉强度的进一步提高。制备的聚酰亚胺载体胶膜在320℃下对不锈钢试片粘接的剪切强度超过11MPa，对蜂窝夹层结构粘接的平拉强度最高可达2.1MPa，可在320℃下用于航空航天飞行器制造中蜂窝夹层结构的粘接使用。