[发明专利]聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜的制备方法，其步骤如下：

(1)称取PBI和相容促进剂SPAEK聚合物粉末，分别放入锥形瓶中，再向锥形瓶中分别加入二甲基亚砜或者N,N-二甲基乙酰胺溶剂，在室温下搅拌，使其完全溶解；其中，PBI代表聚苯并咪唑，SPAEK代表磺化聚芳醚酮；

(2)向步骤(1)得到的SPAEK溶液中缓慢滴入3-三羟基硅-1-丙磺酸水溶液，同时滴加35wt％的浓盐酸，浓盐酸与DMSO或DMAc的体积比为1：20～200，将该溶液搅拌至均匀溶解，然后再超声使溶液分散均匀，得到透明的SPAEK/SP-POSS混合液；其中SP-POSS在SPAEK基体中的质量分数为15～30wt％；SP-POSS代表磺丙基化聚倍半硅氧烷，3-三羟基硅-1-丙磺酸水溶液为SP-POSS前驱体；

(3)将步骤(2)得到的SPAEK/SP-POSS混合液边搅拌边缓慢滴入步骤(1)得到的PBI溶液中，在室温下超声得到均匀透明的PBI/SPEK/SP-POSS三元混合溶液；其中SP-POSS在SPAEK和PBI复合基体中的质量分数为1～3wt％；

(4)将步骤(3)得到的混合溶液浇铸到干净的玻璃板上，在70～90℃下干燥1.5～3.0小时，然后在110～130℃下干燥20～30小时；将得到的薄膜从玻璃板上剥下，用去离子水在100℃下煮2～5小时，再在真空、110～130℃下干燥10～20小时，从而得到PBI/SPAEK/SP-POSS三元复合膜；

(5)将步骤(4)得到PBI/SPAEK/SP-POSS三元复合膜浸入到80～90wt％磷酸水溶液中，在80～120℃下浸泡72～108小时，得到聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜；其中聚苯并咪唑基为OPBI或Ph-PBI，其结构式如下所示，

2.如权利要求1所述的一种聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜的制备方法，其特征在于：相容促进剂SPAEK聚合物为SPEEK、SPEEKK、Ph-SPEEK、Ph-SPEEKK或Ph-SPEEK-co-Ph-SPEEKK，其结构式如下所示，

3.如权利要求1所述的一种聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜的制备方法，其特征在于：SP-POSS的结构式如下所示，

4.一种聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜，其特征在于：是由权利要求1～3任何一项所述的方法制备得到。

5.权利要求4所述的一种聚苯并咪唑基多组分纳米高温质子交换复合膜在高温质子交换膜燃料电池中的应用。