聚酰亞胺的大分子主鏈中含有大量的含氮五元雜環(huán)和芳環(huán)，為一種半梯形環(huán)鏈聚合物，同時(shí)主鏈中含有一定數(shù)量的醚鍵，總體結(jié)果為分子呈較大剛性；由于芳雜環(huán)的共軛效應(yīng)使其具有優(yōu)良的穩(wěn)定性及耐熱性；不同品種PI的分子對稱性不同，PI有結(jié)晶型和無定形兩種；
由此可見，PI結(jié)構(gòu)上的多樣性和獨(dú)特性，在各個方面均顯示出了極為突出的性能，主要性能特點(diǎn)概述如下。
(1)力學(xué)性能
未填充的聚酰亞胺塑料拉伸強(qiáng)度均在100MPa以上，有些品種可達(dá)200MPa以上，而作為剛性力學(xué)指標(biāo)的拉伸彈性模量高達(dá)3~4GPa，纖維增強(qiáng)后高達(dá)200GPa，優(yōu)于其他工程塑料。此外，PI還具有優(yōu)良的耐蠕變性和耐磨性，可作為耐熱、耐磨工程塑料使用。
(2)熱性能
聚酰亞胺的耐高溫性突出，均苯型聚酰亞胺的熱分解溫度高達(dá)600℃，是迄今為止熱穩(wěn)定性**的聚合物品種。PI的熱變形溫度高達(dá)360℃，能在一269～400。C間保持較高的力學(xué)性能，長期使用溫度為-240—260℃，可在250℃下連續(xù)使用70000h。
(3)電性能
聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)雖然存在一定數(shù)量極性基團(tuán)，如羰基、胺基、醚鍵等，但由于剛性大，結(jié)構(gòu)對稱，能形成共軛，使極性受到很大削弱和限制，因而電絕緣性十分優(yōu)良，體積電阻率為10000000000000000000Ω·cm，介電損耗為10～，這些性能在較寬的溫度范圍和高低頻電場下仍能保持穩(wěn)定。
(4)阻燃性
聚酰亞胺為難燃自熄性聚合物，發(fā)煙量低。
(5)衛(wèi)生性
聚酰亞胺無毒，用來制造餐具和醫(yī)用器具，經(jīng)得起數(shù)千次消毒。一些PI品種還具有很好的生物相容性。
(6)化學(xué)性能
聚酰亞胺具有優(yōu)良的耐油及溶劑性、耐稀酸，但耐堿性不佳。在強(qiáng)的硫酸和發(fā)煙硝酸等強(qiáng)氧化劑作用下會發(fā)生氧化降解。一般的聚酰亞胺品種耐水性較差，這看似缺點(diǎn)，卻賦予PI可利用堿性水解回收原料二酐和二酸的環(huán)保性能。此外，改變結(jié)構(gòu)也能得到耐水PI品種，經(jīng)得起120℃、500h水煮。
(7)耐輻射性
聚酰亞胺分子鏈中存在大量的芳環(huán)結(jié)構(gòu)使其吸收射線的能力很強(qiáng)，具有很高的耐輻射性。如聚酰亞胺薄膜在5×10 7Gy劑量輻射后，強(qiáng)度仍保持86％。