一步法聚酰亚胺(Polyimide,PI)泡沫是由多元酸酐或其衍生物与多异氰酸酯为原料,水为发泡剂,依托室温自由发泡技术实现发泡成型。与两步法PI泡沫相比,一步法PI泡沫材料表现出原料价格低廉、工艺流程简单、制备周期短等优势。一步法PI泡沫材料虽然具有轻质、吸声等优良性能,但是由于在材料制备过程中异氰酸酯与水生成脲基副反应的存在,在阻燃性和使用安全性方面与两步法PI泡沫存在极大差距。同时,由于一步法PI泡沫材料的隔热性能相比于聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫等也有一定差距,以往对于一步法PI泡沫材料的研究都集中在阻燃性能的改善,尚未有关于如何通过一种手段同时提高一步法PI泡沫材料的阻燃性能和隔热性能的研究。本论文提出了引入具有优异防火性和隔热性能的二氧化硅气凝胶(Silica aerogels,SA),以实现一步法PI泡沫材料阻燃、隔热性能同时提升的方案。首先,通过对两种一步法PI泡沫与二氧化硅气凝胶的复合方法进行研究分析。其中通过SA粉末预先混合法虽然也可以完成两者的复合,但SA粉末具有比表面积大、表面活性高等特性,且含有羟基,因此SA粉末会与发泡料浆中的极性基团发生亲和,严重增大发泡料浆的粘度,30wt%复合量的SA粉末就会导致发泡料浆粘度严重升高,影响自由发泡过程,最终不能得到规整均匀的泡沫材料。而通过SA原位复合多孔材料技术可以使SA较为均匀地与一步法PI泡沫材料复合,且复合后一步法PI泡沫材料尺寸形状变化较小,且SA的复合量限制较小。在确定了复合材料制备方法后,通过SA原位复合多孔材料技术制备出一系列具有不同SA复合量的一步法PI泡沫/二氧化硅气凝胶(PIF/SA)材料。通过对其泡孔结构、阻燃性能以及隔热性能进行研究发现:SA呈现薄层状和块状均匀分布于一步法PI泡沫泡孔壁和泡孔内部。由于SA是一种含有纳米孔洞结构的不燃无机物质,因此将SA的引入可以有效提高一步法PI泡沫材料的阻燃和绝热性能。当SA复合量为210.00%时,一步法PI泡沫的极限氧指数(LOI)值升高了52.73%,当SA复合量为142.79%时,一步法PI泡沫材料的热释放速率峰值(pHRR)、烟气释放总量(TSP)值分别降低了58.42%、66.67%,热释放速率(HRR)、烟气释放速率(SPR)曲线升高和下降趋势均明显减缓,当SA复合量为116.67%时,一步法PI泡沫材料的导热系数降低了12.85%,这得益于SA优异的阻燃性和隔热性。最后,研究了SA的复合对具有不同酰亚胺化程度一步法PI泡沫材料阻燃性以及隔热性的影响。随着一步法PI泡沫酰亚胺化程度的提高,泡沫材料的阻燃性能逐渐升高,隔热性能呈现出先升高后降低的趋势,其中当后补加酸酐基团含量与异氰酸酯基团比值为30%时导热系数最低。而不论一步法PI泡沫酰亚胺化程度高低,约110%复合量SA的引入均会不同程度地提高一步法PI泡沫材料的阻燃性、使用安全性以及隔热性能,其中当后补加酸酐基团含量与异氰酸酯基团比值为30%时,SA对一步法PI泡沫阻燃性能的提升最为明显,并且此时复合泡沫的导热系数最低。