[发明专利]聚合物组合物,包含该聚合物组合物的聚合物膜,用于制备它的方法以及包含该膜的燃料电池

权利要求书

1.聚合物组合物，其包含：

(a)聚苯并咪唑，该聚苯并咪唑衍生自

(a1)至少一种双-(邻-二氨基)芳香族化合物以及

(a2)至少一种芳香族羧酸或其衍生物，其各自含有至少两个酸基团以及在羧基基团的α-位置上的至少一个羟基基团；

(b)正磷酸；以及

(c)具有化学式(I)的多磷酸；

HO[P(O)(OH)]_nH  (I)

其中n是从2到20的整数，

其中所述具有化学式(I)的多磷酸以基于正磷酸(b)和多磷酸(c)的摩尔总数的少于2mol％的量存在，并且其中(b)以每摩尔从(a1)和(a2)所形成的苯并咪唑基团1到75摩尔的量存在。

2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中(a1)是3，3’，4，4’-四氨基联苯，并且其中(a2)是2，5-二羟基对苯二甲酸。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中(b)以每摩尔所述苯并咪唑基团2到10摩尔的量存在。

4.根据权利要求3所述的聚合物组合物，其中(b)以每摩尔所述苯并咪唑基团2到6摩尔的量存在。

5.根据权利要求1到4所述的聚合物组合物，其中所述聚苯并咪唑(a)的含量为基于所述聚合物组合物的总重量的从1到75重量％。

6.根据权利要求1到5所述的聚合物组合物，其进一步包含基于所述聚合物组合物的总重量的少于40重量％的水。

7.包含根据权利要求1到6中任意一项所述的聚合物组合物的聚合物膜。

8.聚合物膜，其包含根据权利要求2所述的组合物，并且具有的拉伸强度TS(以MPa计)以及掺杂级DL(以mol/mol计)使得TS.DL至少等于100。

9.根据权利要求8所述的聚合物膜，其具有在4和14(mol/mol)之间的DL。

10.根据权利要求7到9中任意一项所述的聚合物膜，其显示出最大值在从12°到21°的2Θ范围内的第一WAXD(广角X射线衍射)峰，以及最大值在从23°到30°的2Θ范围内的第二WAXD峰。

11.根据权利要求10所述的聚合物膜，其中所述第一WAXD峰最大值是在从14°到18°的2Θ的范围内，并且所述第二WAXD峰最大值是在从23°到28°的2Θ的范围内。

12.根据权利要求10或11所述的聚合物膜，其中所述第一WAXD峰最大值的强度大于所述第二WAXD峰最大值的强度。

13.根据权利要求12所述的聚合物膜，其中所述第一WAXD峰最大值的强度与所述第二WAXD峰最大值的强度之间的比率大于1.5。

14.根据权利要求13所述的聚合物膜，其中所述第一WAXD峰最大值的强度与所述第二个WAXD峰最大值的强度之间的比率大于2.0。

15.用于获得权利要求7到13所述的聚合物膜的方法，该方法包括以下步骤：

A)在多磷酸中使如下(a1)和(a2)的混合物进行聚合以形成聚苯并咪唑的溶液和/或分散体，(a1)至少一种双-(邻-二氨基)芳香族化合物；(a2)至少一种芳香族羧酸或其衍生物，其各自含有至少两个羧基基团和在羧基基团α-位置上的至少一个羟基基团；

B)将得自步骤A)的溶液和/或分散体作为具有厚度从50到5000μm的层(b1)施加到支撑物(b2)上；

(C)用水或含水的液体或气态气氛使层(b1)的多磷酸水解以形成含有低分子量多磷酸和/或正磷酸的自支撑膜(b3)；并且

(D)在步骤C)中得到的膜(b3)上进行一次或多次脱水-再水化循环并且将排出的磷酸去除从而将(b)正磷酸和(c)多磷酸的量减少到所希望的量，以获得膜(b4)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在步骤B)中，将步骤A)的溶液和/或分散体在高于140℃但是低于所述聚合物的分解温度的温度下施加到所述支撑物(b2)上，并且其中在步骤C)的过程中将层(b1)冷却到低于100℃的温度。