综述：羧基化聚酰亚胺用于先进功能材料：合成、改性与多样化应用

本综述系统阐述了羧基化聚酰亚胺(CxPIs)的合成策略（包括一步/两步缩聚）、后修饰方法（如交联、纳米复合）及其在气体分离膜、渗透汽化膜、水（气）凝胶、涂层、电化学材料等前沿领域的应用，突出了羧基对材料性能（如ηinh?=?0.2–1.6?dL/g）的可调控性，为高性能聚合物材料设计提供重要参考。

　　

Synthesis of carboxylated polyimides

羧基化聚酰亚胺(CxPIs)的合成主要基于含羧基二胺单体，其中廉价易得的3,5-二氨基苯甲酸(DABA)应用最广。少数研究采用了3,5-二氨基-2,4,6-三甲基苯甲酸(DAM)、4,4′-二氨基-2,2′-联苯二甲酸等特殊单体。合成方法涵盖两步法（化学酰亚胺化聚酰胺酸(PAA)前体）及一步高温缩聚法，可获得特性粘度(η_inh)范围宽泛（0.2至1.6 dL/g）的聚合物。

Properties of carboxylated polyimides

CxPIs的性能受合成方法与单体结构显著影响。研究表明，通过调控合成工艺可获得具有优异热稳定性、机械性能及可溶液加工性的材料，其特性粘度等参数为后续应用奠定了材料基础。

Post-polymerization transformation of carboxylated polyimides

侧链羧基为CxPIs提供了丰富的改性可能。主要途径包括基于脱羧反应的分子间交联，以及与双官能团化合物的反应。这些改性策略能够精确调控聚合物的溶解性、成膜性、机械强度及功能特性，是实现材料定制化设计的关键。

Nanocomposites based on carboxylated polyimides

将纳米粒子（如碳纳米管、石墨烯、金属有机框架(MOFs)）引入CxPI基体可显著提升复合材料的综合性能。羧基的存在促进了纳米粒子的均匀分散及界面相互作用，从而在少量填料下即可有效改善材料的热稳定性、机械性能、电导率及分离选择性。

Application of carboxylated polyimides

CxPIs凭借其可调的合成与改性策略、优异的本征性能以及易于复合的特点，在多种功能材料领域展现出巨大潜力。具体应用包括高性能气体分离与渗透汽化膜、具有多孔结构的氢凝胶与气凝胶、功能性防护涂层、以及先进电化学器件（如电池、传感器）的关键组件。这些应用充分体现了CxPIs作为先进功能材料平台的价值。

Conclusions

羧基化修饰与氟化、Cardo结构引入等策略共同推动了聚酰亚胺材料的发展。CxPIs的成功开发实现了对聚酰亚胺卓越性能的精细调控，为满足特定应用需求提供了强大工具。本综述系统总结了CxPIs在合成、改性、纳米复合及多功能应用方面的最新进展，并展望了其未来在能源、环境、电子等高科技领域的广阔前景。