Gute Hitzebeständigkeit: Bei vollaromatischen Polyimiden liegt die anfängliche Zersetzungstemperatur im Allgemeinen bei etwa 500 Grad. Polyimide, die aus Biphenyldianhydrid und p-Phenylendiamin synthetisiert werden, haben eine thermische Zersetzungstemperatur von bis zu 600 Grad und sind damit eines der bislang thermisch stabilsten Polymere.
Extrem niedrige Temperaturbeständigkeit: Sie werden in flüssigem Stickstoff bei einer thermodynamischen Temperatur von 4 K (-269 Grad) nicht spröde.
Hervorragende mechanische Eigenschaften: Die Zugfestigkeit im ungefüllten Zustand liegt über 100 MPa, wobei pyromellitische Polyimidfolien 250 MPa und Biphenylpolyimidfolien (Upilex) 530 MPa erreichen. Als technischer Kunststoff beträgt sein Elastizitätsmodul typischerweise 3-4 GPa. Theoretische Berechnungen zeigen, dass Polyimidfasern, die aus Pyromellithsäuredianhydrid und p-Phenylendiamin synthetisiert werden, einen Elastizitätsmodul von bis zu 500 GPa haben, der nur von Kohlenstofffasern übertroffen wird;
Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Polyimid liegt zwischen 2×10⁻⁵ und 3×10⁻⁵/Grad, während Polyimid vom Biphenyl--Typ 10⁻⁶/Grad erreichen kann, vergleichbar mit dem von Metallen, und einige Sorten sogar 10⁻⁷/Grad erreichen können;
Gute Verarbeitungsleistung: Polyimid kann mit den meisten Polymerverfahren verarbeitet werden, einschließlich Lösungsgießen, Suspensionsbeschichten und Siebdruck, sowie Schmelzverarbeitungsverfahren wie Heißpressen, Extrudieren, Spritzgießen und sogar Transferformen (RTM) von Präpolymeren mit sehr niedriger Schmelzviskosität;
Hervorragende dielektrische Eigenschaften. Die relative Permittivität von gewöhnlichem Polyimid liegt bei etwa 3,4. Das Einbringen von Fluor, großen Seitengruppen oder das Verteilen von Luft im Nanomaßstab in Polyimid kann die relative Permittivität auf etwa 2,5 reduzieren. Der dielektrische Verlust beträgt 10⁻³ und die Durchschlagsfestigkeit beträgt 100-300 kV/mm. Es behält gute Isolationseigenschaften über einen weiten Temperatur- und Frequenzbereich bei.
Es ist ungiftig und hält Tausenden von Sterilisationszyklen stand. Einige Polyimide weisen außerdem eine ausgezeichnete Biokompatibilität auf.
Weitere Vorteile sind hohe Strahlungsbeständigkeit, selbstverlöschende Polymereigenschaften, geringe Rauchentwicklung und sehr geringe Ausgasung im Hochvakuum.
