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（1）传统方法的局限性

聚酰亚胺（PI）本身因电荷转移复合物（CTC）效应呈黄棕色，但无法满足高端领域对深黑色的需求。传统改性方法存在以下问题：无机填料法添加炭黑等填料虽可降低透光率，但导致薄膜脆性增加（断裂伸长率＜5%），且易引发电化学腐蚀；有机染料法耐热性差（分解温度＜300 ℃），无法适应高温加工需求。

（2）本征型BPI的分子设计需求

通过引入共轭结构单体和给电子基团，可同时实现颜色加深和性能保留。比如增强π-π相互作用，扩展CTC效应；维持PI的高热稳定性（T₅%＞500 ℃）和力学强度（拉伸强度＞100 MPa）。然而，给电子基团可能引发光谱蓝移，需通过单体配比优化平衡颜色与性能。

（1）分子设计策略创新

首次将Bi-DiDo（含芘基大π共轭结构）与PhBi（含苯并噻唑给电子基团）引入PI主链，通过三元（6FDA/ODA/Bi-DiDo）和四元（6FDA/ODA/Bi-DiDo/PhBi）共聚调控CTC效应；发现Bi-DiDo含量＞15%时，薄膜截止波长红移至663 nm（透光率9.47%），实现深黑色外观。

（2）性能协同优化

热稳定性：四元共聚物T₅%达470 ℃（较纯PI下降5%），玻璃化转变温度（Tg）提升至388 ℃；力学性能：拉伸强度87 MPa，断裂伸长率12%，优于传统填料型BPI（拉伸强度＜70 MPa）；光学特性：通过PhBi调节，平衡给电子效应与共轭性，将400 nm处透光率控制在30%以下。

（3）结构-性能关系揭示

傅里叶红外（FT-IR）证实Bi-DiDo的芘基结构增强了分子链刚性；紫外-可见光谱（UV-Vis）显示PhBi的引入虽导致光谱蓝移，但通过优化配比（Bi-DiDo:PhBi=3:1），可将透光率稳定在15%以下；热机械分析（TMA）表明四元共聚物在300 ℃下热膨胀系数（CTE）低至3.2×10⁻⁵/℃，满足柔性电路板基材需求。

图2 Bi-DiDo的核磁共振氢谱图

Fig.2 1H NMR hydrogen spectra of Bi-DiDo

图3 不同Bi-DiDo含量的PI膜FT-IR光谱图

Fig.3 FT-IR spectra of PI films with different Bi-DiDo contents

图4 不同Bi-DiDo含量的PI透射光谱

Fig.4 UV-Vis spectra of PI films with different Bi-DiDo contents

图5 不同Bi-DiDo含量的PI膜XRD曲线

Fig.5 XRD curves of PI membranes with different Bi-DiDo contents

图6 不同Bi-DiDo含量的PI膜TGA曲线

Fig.6 TGA curves of PI membranes with different Bi-DiDo contents

图8 不同Bi-DiDo含量的PI膜的拉伸性能

Fig.8 Tensile properties of PI films with different Bi-DiDo contents

本研究通过分子设计成功合成了本征型黑色聚酰亚胺，引入Bi-DiDo单体显著增强了π共轭性和CTC效应，实现透光率9.47%的深色特性；结合PhBi单体优化给电子效应，在保持高热稳定性（T₅%＞470 ℃）和力学性能（拉伸强度87 MPa）的同时，解决了传统填料法导致的性能衰退问题。研究揭示了单体结构与BPI颜色、热学及力学性能的关联机制，为设计兼具功能性与综合性能的本征型聚酰亚胺材料提供了理论指导。未来可通过引入柔性链段或纳米复合策略，进一步拓展其在柔性显示和高温传感器领域的应用。

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