[发明专利]一种高性能汽车氢燃料电池用纳米复合粉体材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，以重量份计，其制备原料包括：

100重量份的双层聚合物包覆纳米氧化铝，所述双层聚合物包覆纳米氧化铝以纳米氧化铝为内核，且由内而外，依次包覆有磺化聚醚胺层以及聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层；

10-30重量份的聚醚胺包覆碳纳米管；

以及20-50重量份的4-(2-溴乙基)苯磺酸改性氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，所述纳米氧化铝的粒径为10-1000纳米。

3.根据权利要求1所述的用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，所述磺化聚醚胺层的厚度为10-100纳米。

4.根据权利要求1所述的用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，所述磺化聚醚胺由以下方法制备而成：

在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.255mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h, 反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20 小时，得到聚醚胺；

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入1克的上述聚醚胺以及10mL的质量分数98%的浓硫酸，在氮气保护下，25℃下搅拌60min后，倒入冰水中，用冰水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，80℃干燥24小时即得磺化聚醚胺。

5.根据权利要求1所述的用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层的厚度为10-100纳米。

6.根据权利要求1所述的用于汽车氢燃料电池的膜的纳米复合粉体材料，其特征在于，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物由以下方法制备而成：

（1）制备氨基封端聚醚胺

在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入95克的环氧树脂E51、0.26mol的苄胺和700克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温95℃反应6h，反应结束后，降至室温，并迅速倒入2000mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，50℃干燥24小时，得到氨基封端聚醚胺；

（2）制备超支化聚吡咙

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入0.01摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和25mL间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入0.006摩尔的3，3’-二氨基联苯胺，在室温下搅拌60min后，加热至80℃，反应4h，再在185℃下，反应10h；反应结束后，降至室温，并迅速倒入2000mL甲醇中，得到大量固体沉淀；用甲醇反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，50℃干燥24小时，即得萘酐封端超支化聚吡咙；

（3）制备聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入1克的所述氨基封端聚醚胺、0.6克的所述萘酐封端超支化聚吡咙、10mL的二甲基亚砜以及10mL的间甲酚，在氮气保护下搅拌60min后，加热至80℃，反应4h，再在185℃下，反应10h；反应结束后，降至室温，并迅速倒入2000mL甲醇中，得到大量固体沉淀；用甲醇反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，50℃干燥24小时，即得聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物。