[发明专利]一种纤维增强聚吡咙薄膜及制备方法与在燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种纤维增强聚吡咙薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将四胺单体和二酐单体分别溶解于溶剂中，然后将二酐缓慢滴加到四胺中，通过溶液聚合缩聚制得聚吡咙前驱体溶液；

（2）将聚酰亚胺无纺纤维膜充分浸渍于聚吡咙前驱体溶液中，随后转移至玻璃板上加热固化并除去绝大部分溶剂；

（3）将固化后的膜转移至管式炉中进行热处理，得到聚酰亚胺纤维增强的聚吡咙膜；

步骤（3）中所述热处理过程包括：先在120℃恒温1 h，然后升温至180℃保持3 h，再分别升温至280℃、300℃和350℃，各保持3 h；所述热处理过程在氮气、氩气或其他惰性气体的保护下进行；

所述的聚酰亚胺纤维增强的聚吡咙膜浸入到磷酸水溶液中，获得质子传导的能力；掺杂磷酸的温度为70 ~ 140℃，磷酸的浓度为50 ~ 100 %。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述四胺单体为3, 3', 4,4' - 联苯四胺、1, 2, 4, 5 - 苯四胺、2, 3, 5, 6 - 四氨基吡啶中的任一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述二酐单体为3, 3', 4,4' - 联苯四甲酸二酐、4, 4' - 氧双邻苯二甲酸酐、4, 4' - 羰基二邻苯二甲酸酐、4, 4’- (六氟异丙基)双邻苯二甲酸二酐、1, 4, 5, 8 – 萘四甲酸二酐、1, 2, 4, 5 - 苯四甲酸二酐、3, 3' ,4, 4' - 二苯硫醚四甲酸二酐、2, 2 - 双 [4 - (3, 4 - 二羧基苯氧基)苯基] 丙二酐中的任一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述溶剂选自N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、N, N-二乙基甲酰胺、N, N-二乙基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中反应温度为 -5 ~ -15℃，反应时间为 2 ~ 10 h；步骤（1）中所述四胺单体和二酐单体的质量之和占前驱体溶液总质量的10 ~ 20 wt.%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述加热固化的条件为先在40 ~ 60℃下保持4 ~ 5 h，固化后继续在80℃下保持48 h，以除去绝大部分溶剂。

7.一种纤维增强聚吡咙薄膜，其特征在于由权利要求 1 ~ 6任一项所述的方法制备得到的。

8.权利要求7所述纤维增强聚吡咙薄膜在高温氢氧燃料电池领域中的应用。