聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类，第一类是在聚合过程中或在大分子反应中形成酰亚胺环；第二类是以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺。第一类合成方法主要包括：由二酐和二胺反应形成聚酰亚胺；由四元酸和二元胺反应形成聚酰亚胺；由四元酸的二元酯和二光胺反应获得聚酰亚胺，由二酐和二异氰酸酯反应获得聚酰亚胺 。
其中，由二酐和二胺反应形成聚酰亚胺是最常用的方法之一。这种方法又分为两种：一种是先合成含有芳香环的聚酰胺酸，再通过热环化或化学环化处理得到酰亚胺环单元，最后与另一种含有芳香环的单体反应得到聚酰亚胺；另一种是直接使用含有芳香环的单体与二酐反应得到聚酰亚胺。
由于聚酰亚胺的生产工艺复杂，原料成本高昂，因此其产能一直受到限制。目前，全球聚酰亚胺的生产能力主要集中在美国、日本、欧洲等地的一些大型企业手中。据统计，2019年全球聚酰亚胺的产能约为1.5万吨/年 。
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