[發明專利]用于制備含硫有機硅烷聚合物的方法

有效

• 申請號: 201980047785.9
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN112437785B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: G·L·M·M·韋爾比斯特;C·韋耶斯;C·G·克里斯托娃－茲德拉夫科娃;J·S·克利茨克;A·戴科;R·J·薩布隆
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C08G75/00
• 分類號: C08G75/00;C08G75/045
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王長青

本發明提供一種用于制備含硫的支鏈有機硅烷聚合物的方法，所述方法包含：在至少40℃的高溫下在溶劑中和催化量的促進劑存在下使硫與乙烯基硅烷化合物反應。所述方法和通過使用所述方法獲得的所述有機硅烷聚合物非常適合于應用在電池技術中。

技術領域

本公開涉及一種用于制備含硫有機硅烷聚合物的方法、新的含硫有機硅烷聚合物、所述含硫有機硅烷聚合物在硫水泥預組合物以及表面改性劑和電能存儲裝置中的用途，以及組合物和包含其的裝置。

背景技術

本領域中已知各種電能存儲裝置，如鋰-硫和鈉-硫電池。A.Manthiram等人的最新文章(“《可再充電鋰-硫電池(Rechargeable?Lithium-Sulfur?batteries)》”,《化學評論(Chem.Rev.)》2014,114,第11751-11787頁)解釋Li-S電池的原理以及歷史發展和技術挑戰。當前的Li-S電池的重要技術挑戰尤其為：形成不想要的可溶于普通液體電解質中的長的多硫化物(其隨時間推移可導致作為陰極材料的硫的損失，并且由此降低電池容量和使用壽命，即所謂的‘穿梭效應’)；反應物(鋰和硫)與硫化二鋰(最終反應產物)之間的密度差；以及元素硫的差導電性。

直到最近，鈉-硫電池的操作都需要高溫。Wei等人(《自然通訊(NatureCommunications)》7，文章號11722(2016)[doi?10.1038/ncomms11722]已示出在室溫下Na-S操作為可能的。然而，這需要特別制備的硫陰極材料，其中昂貴的并且需要復雜的制備工藝來實現的納米多孔材料中含有硫。

在歐洲專利申請第17183002.9號中，描述包含以下的電能存儲裝置：陽極，其包含選自鋰和鈉或其組合的堿金屬；和陰極，其包含含硫有機硅烷化合物或其混合物；和電解質，其放置在陽極和陰極之間。根據歐洲專利申請第17183002.9號，因為在所述裝置或電池中使用的含硫有機硅烷化合物可與來自陽極的鋰或鈉反應而不產生長的多硫化物，所以可減少或甚至避免在電解質中形成不想要的長的多硫化物(例如含有4個或更多個硫原子)。此外，據信硅烷官能團允許直接化學鍵合到陰極集電器的金屬或導電性改進劑(如果存在的話)上，或通過形成低聚網絡間接化學鍵合，這可在含硫有機硅烷化合物中含有的硫和鋰或鈉之間發生反應時允許可減輕體積改變的柔韌性。

然而，可用于上述電能存儲裝置的含硫有機硅烷化合物的商業可獲得性受到限制，并且因此，需要更多的有機硅烷化合物，尤其是賦予特別適用于電池系統的期望特性的支鏈化合物。

因此，本公開涉及制備含硫有機硅烷化合物的方法，并且本公開另外涉及某些新的含硫有機硅烷化合物。

在US?4,384,132中，描述用于制備含有多于6個和至多8個硫原子的雙(甲硅烷基乙基)低聚硫化物的方法，其通過在約100℃和200℃之間的溫度下在1至25巴的壓力(在反應溫度下的總壓力)下和在對苯二酚存在下以1:2.5至1:10的乙烯基硅烷:硫和1:0至1:5的乙烯基硅烷:硫化氫的摩爾比使式(CH₂＝CH)_m-SiR_n¹R_4-(m+n)(其中R表示氯、溴、碘、C₁-C₃-烷氧基、2-甲氧基乙氧基、2-乙氧基乙氧基或羥基，R¹表示C₁-C₃-烷基、苯基或C₅-C₇-環烷基，n為0、1或2，m為1或2，并且m+n為1、2或3的乙烯基硅烷與硫以及硫化氫反應，在給定的情況下隨后對反應產物進行水解或部分水解。通過所述反應形成的雙-(甲硅烷基乙基)-低硫化物在含有硅酸鹽填料和在給定情況下含有碳黑以及在給定情況下含有硫和其它常規成分的可交聯橡膠混合物中用作增強添加劑(粘合劑)。

然而，US?4,384,132的方法沒有提供本發明期望的支鏈含硫有機硅烷化合物。因此，需要用于生產那些支鏈化合物的另一種方法。

發明內容