根据热重分析，全芳香族聚酰亚胺的分解温度一般在500℃左右。由同苯四甲酸酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺是迄今为止热稳定性较高的聚合物。其热分解温度达到600℃。
2. 聚酰亚胺能承受极低的温度，如在-269℃的液氦中不脆。
3.聚酰亚胺具有优异的力学性能。未填充塑料的抗拉强度在100Mpa以上，苯并米德卡普顿膜在170Mpa以上，杭州橡皮泥TPI的冲击强度高达261KJ/m2。联苯聚酰亚胺(Upilex S)达到400Mpa。作为一种工程塑料，弹性模量通常为3-4GPA，纤维可达到200Gpa。根据理论计算，用邻苯二酸酐和对苯二胺合成的纤维可以达到500Gpa，仅次于碳纤维。
4,一些品种的聚酰亚胺不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,一般小品种的耐水解,在这个看似缺点聚酰亚胺的性能不同于其他高性能聚合物的一大特点,它可以利用回收材料二酐和二胺的碱性水解,例如,聚酰亚胺薄膜的电影,其回收率可以达到80% - 90%。还可以通过改变结构来生产耐水解的品种，比如在120℃下煮沸500小时。
5. 聚酰亚胺的热膨胀系数为2×10-5-3×10-5℃，热塑性聚酰亚胺为3×10-5℃，联苯型较高可达10-6℃，单项品种较高可达10-7℃。
6. 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性，在5×109rad快速电子辐照后，其薄膜强度保留率为90%。
7、聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数约为3.4，引入氟或空气纳米粒径分散在聚酰亚胺中，介电常数可降至2.5左右。三分的介电损耗,绝缘强度的100 - 300 kv /毫米,大致成热塑性聚酰亚胺300 kv /毫米,体电阻的周日下午Ω17厘米。这些特性可以在大范围的温度和频率范围内保持在高水平。
8. 聚酰亚胺是一种低冒烟率的自熄聚合物。
9. 聚酰亚胺很少在高真空中通气。
聚酰亚胺无毒，可用于餐具和医疗器械。它们对消毒有几千次的抵抗力。一些聚酰亚胺还具有良好的生物相容性，如在血液相容性试验中不溶血，在体外细胞毒性试验中无毒。
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