1、 全芳香聚酰亞胺按熱重分析，其開始分解溫度一般都在500℃左右。由聯苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺，熱分解溫度達到600℃，是迄今聚合物中熱穩定性較高的品種之一。
2、 聚酰亞胺可耐極低溫，如在－269℃的液態氦中不會脆裂。
3、聚酰亞胺具有優良的機械性能，未填充的塑料的抗張強度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜（Kapton）為170Mpa以上，而聯苯型聚酰亞胺（Upilex S）達到400Mpa。作為工程塑料，彈性膜量通常為3－4Gpa，纖維可達到200Gpa，據理論計算，均苯二酐和對苯二胺合成的纖維可達 500Gpa，僅次于碳纖維。
4、一些聚酰亞胺品種不溶于有機溶劑，對稀酸穩定，一般的品種不大耐水解，這個看似缺點的性能卻使聚酰亞胺有別于其他高性能聚合物的一個很大的特點，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于Kapton薄膜，其回收率可達80％－90％。改變結構也可以得到相當耐水解的品種，如經得起120℃，500 小時水煮。
5、 聚酰亞胺的熱膨脹系數在2×10-5－3×10-5℃，廣成熱塑性聚酰亞胺3×10-5℃，聯苯型可達10-6℃，個別品種可達10-7℃。
6、 聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在5×109rad快電子輻照后強度保持率為90％。
7、 聚酰亞胺具有良好的介電性能，介電常數為3.4左右，引入氟，或將空氣納米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數可以降到2.5左右。介電損耗為10-3，介電強度為100－300KV/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm，體積電阻為1017Ω/cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內仍能保持在較高的水平。
8、 聚酰亞胺是自熄性聚合物，發煙率低。
9、 聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。
10、 聚酰亞胺無毒，可用來制造餐具和醫用器具，并經得起數千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實驗為非溶血性，體外細胞毒性實驗為無毒。
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