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本发明涉及一种聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，所述方法为向聚酰亚胺预聚物中添加改性的层状硅酸盐，聚合得到聚酰亚胺聚合物溶液，之后涂覆在衬底上，升温固化，获得聚酰亚胺复合薄膜；所述改性的层状硅酸盐为表面带有氨基官能团的层状硅酸盐。本发明提供的聚酰亚胺复合薄膜热稳定性有了很大的提高，热分解温度可以提高25℃，其机械性能有了很大的提高，其拉伸强度可达到113.7MPa，杨氏模量可以增大到2536MPa；本发明提供的聚酰亚胺复合薄膜的改性过程简单，改性原料成本低。