專利名稱：一種聚苯并咪唑粘結劑的制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種粘結劑的制備方法及應用，特別是一種聚苯并咪唑粘結劑的制備 方法及應用，聚苯并咪唑粘結劑用于燃料電池膜電極。
背景技術：
聚苯并咪唑是一類高性能材料，具有極高的耐熱性能、優(yōu)異的力學性能、極好的化 學穩(wěn)定性、良好的介電性質和紡絲性能，在宇航、微電子等領域里得到了廣泛的應用。近年 來，研究人員發(fā)現磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜是一種具有優(yōu)良抗氧化性和熱穩(wěn)定性的聚合物 電解質膜，至250°C高溫仍可保持較高質子傳導率和一定的力學強度。這類材料在新型低成 本高溫聚合物電解質膜型燃料電池領域具有潛在的應用前景，因此受到廣泛關注。目前主 要研究的聚苯并咪唑電解質的成分為聚[2，2’ _(間亞苯基)_5，5’ - 二苯并咪唑]，分子量 高于20000，結構式如下
權利要求
1.一種聚苯并咪唑粘結劑的制備方法，其特征在于制備方法如下將3，3’，4，4’_四氨基聯苯和間苯二甲酸，加入到含70-90wt%五氧化二磷的多聚磷酸 中，3，3’，4，4’ -四氨基聯苯和間苯二甲酸的摩爾比為1 1.02-1 1. 06，3，3，，4，4，-四 氨基聯苯和間苯二甲酸的總質量濃度為5-20wt%，在氮氣保護下，于50-220°C反應5-30 小時，然后降到10-40°C，沉析到水中；再用堿中和，過濾，洗至中性后，100°C真空烘干至恒 重，得到一種聚苯并咪唑粘結劑，其分子量為5000-16000。
2.一種聚苯并咪唑粘結劑的應用，其特征在于應用方法如下將1質量份聚苯并咪唑粘結劑溶于100-2000質量份有機溶劑中，再加入3-20質量 份的鉬碳催化劑，攪拌，超聲做成電極漿料；將電極漿料涂覆到氣體擴散層上，190°C真空 烘干至恒重，得到氣體擴散電極；將氣體擴散電極浸入含15wt%磷酸的乙醇溶液中，其中 每平方厘米氣體擴散電極所需的含15wt%磷酸的乙醇溶液體積為l_5ml，浸漬2-30分鐘， 60-80°C烘干至恒重，得到磷酸摻雜氣體擴散電極；將兩片磷酸摻雜氣體擴散電極含鉬碳催 化劑的一側面向高溫質子交換膜放置，100-160°C、l-4MPa熱壓1_20分鐘，得到一種聚苯并 咪唑粘結劑用于燃料電池膜電極，其中聚苯并咪唑粘結劑分子量為5000-16000。
3.按照權利要求2所述的一種聚苯并咪唑粘結劑的應用，其特征是有機溶劑為N，N-二 甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜。
4.按照權利要求2所述的一種聚苯并咪唑粘結劑的應用，其特征是鉬碳催化劑為含 10-60wt%鉬的鉬碳催化劑。
5.按照權利要求2所述的一種聚苯并咪唑粘結劑的應用，其特征是氣體擴散層為憎水 平整處理的碳紙、碳布或碳氈。
6.按照權利要求2所述的一種聚苯并咪唑粘結劑的應用，其特征是高溫質子交換膜為 磺化聚咪唑膜、磺化聚苯并咪唑膜、磺化聚醚苯并咪唑膜、硫酸摻雜聚苯并咪唑膜或磷酸摻 雜聚苯并咪唑膜，高溫質子交換膜的分子量為10000-200000。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚苯并咪唑粘結劑的制備方法及應用。將摩爾比為1∶1.02-1∶1.06的3，3’，4，4’-四氨基聯苯和間苯二甲酸為單體通過縮聚反應制備分子量為5000-16000的聚苯并咪唑粘結劑。該聚合物粘結劑容易溶解于眾多非質子型溶劑且具有較高粘結性能，避免了高分子量聚苯并咪唑溶解度差和低分子量聚苯并咪唑粘結性差的缺點。采用該粘結劑用于燃料電池膜電極，過程不需要使用助溶劑，簡化了制備過程。本發(fā)明所制備的膜電極可以在高于100℃無增濕條件下用于氫氧、氫空燃料電池發(fā)電。氫氧燃料電池溫度160℃，無加濕條件下，最大功率密度366mW/cm2(976mA/cm2，0.375V)。
文檔編號C08G73/18GK102146162SQ20111004119
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權日2011年2月21日
發(fā)明者房建華, 方亮, 郭曉霞, 馬紫峰 申請人:上海交通大學