[发明专利]用于制备含硫有机硅烷聚合物的方法有效

专利信息
申请号: 201980047785.9 申请日: 2019-07-15
公开(公告)号: CN112437785B 公开(公告)日: 2023-07-28
发明(设计)人: G·L·M·M·韦尔比斯特;C·韦耶斯;C·G·克里斯托娃-兹德拉夫科娃;J·S·克利茨克;A·戴科;R·J·萨布隆 申请(专利权)人: 国际壳牌研究有限公司
主分类号: C08G75/00 分类号: C08G75/00;C08G75/045
代理公司: 中国贸促会专利商标事务所有限公司 11038 代理人: 王长青
地址: 荷兰*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 制备 有机 硅烷 聚合物 方法
【说明书】:

本发明提供一种用于制备含硫的支链有机硅烷聚合物的方法,所述方法包含:在至少40℃的高温下在溶剂中和催化量的促进剂存在下使硫与乙烯基硅烷化合物反应。所述方法和通过使用所述方法获得的所述有机硅烷聚合物非常适合于应用在电池技术中。

技术领域

本公开涉及一种用于制备含硫有机硅烷聚合物的方法、新的含硫有机硅烷聚合物、所述含硫有机硅烷聚合物在硫水泥预组合物以及表面改性剂和电能存储装置中的用途,以及组合物和包含其的装置。

背景技术

本领域中已知各种电能存储装置,如锂-硫和钠-硫电池。A.Manthiram等人的最新文章(“《可再充电锂-硫电池(Rechargeable Lithium-Sulfur batteries)》”,《化学评论(Chem.Rev.)》2014,114,第11751-11787页)解释Li-S电池的原理以及历史发展和技术挑战。当前的Li-S电池的重要技术挑战尤其为:形成不想要的可溶于普通液体电解质中的长的多硫化物(其随时间推移可导致作为阴极材料的硫的损失,并且由此降低电池容量和使用寿命,即所谓的‘穿梭效应’);反应物(锂和硫)与硫化二锂(最终反应产物)之间的密度差;以及元素硫的差导电性。

直到最近,钠-硫电池的操作都需要高温。Wei等人(《自然通讯(NatureCommunications)》7,文章号11722(2016)[doi 10.1038/ncomms11722]已示出在室温下Na-S操作为可能的。然而,这需要特别制备的硫阴极材料,其中昂贵的并且需要复杂的制备工艺来实现的纳米多孔材料中含有硫。

在欧洲专利申请第17183002.9号中,描述包含以下的电能存储装置:阳极,其包含选自锂和钠或其组合的碱金属;和阴极,其包含含硫有机硅烷化合物或其混合物;和电解质,其放置在阳极和阴极之间。根据欧洲专利申请第17183002.9号,因为在所述装置或电池中使用的含硫有机硅烷化合物可与来自阳极的锂或钠反应而不产生长的多硫化物,所以可减少或甚至避免在电解质中形成不想要的长的多硫化物(例如含有4个或更多个硫原子)。此外,据信硅烷官能团允许直接化学键合到阴极集电器的金属或导电性改进剂(如果存在的话)上,或通过形成低聚网络间接化学键合,这可在含硫有机硅烷化合物中含有的硫和锂或钠之间发生反应时允许可减轻体积改变的柔韧性。

然而,可用于上述电能存储装置的含硫有机硅烷化合物的商业可获得性受到限制,并且因此,需要更多的有机硅烷化合物,尤其是赋予特别适用于电池系统的期望特性的支链化合物。

因此,本公开涉及制备含硫有机硅烷化合物的方法,并且本公开另外涉及某些新的含硫有机硅烷化合物。

在US 4,384,132中,描述用于制备含有多于6个和至多8个硫原子的双(甲硅烷基乙基)低聚硫化物的方法,其通过在约100℃和200℃之间的温度下在1至25巴的压力(在反应温度下的总压力)下和在对苯二酚存在下以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:硫化氢的摩尔比使式(CH2=CH)m-SiRn1R4-(m+n)(其中R表示氯、溴、碘、C1-C3-烷氧基、2-甲氧基乙氧基、2-乙氧基乙氧基或羟基,R1表示C1-C3-烷基、苯基或C5-C7-环烷基,n为0、1或2,m为1或2,并且m+n为1、2或3的乙烯基硅烷与硫以及硫化氢反应,在给定的情况下随后对反应产物进行水解或部分水解。通过所述反应形成的双-(甲硅烷基乙基)-低硫化物在含有硅酸盐填料和在给定情况下含有碳黑以及在给定情况下含有硫和其它常规成分的可交联橡胶混合物中用作增强添加剂(粘合剂)。

然而,US 4,384,132的方法没有提供本发明期望的支链含硫有机硅烷化合物。因此,需要用于生产那些支链化合物的另一种方法。

发明内容

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