一种羧甲基纤维素锂的制备方法与流程

本发明涉及天然高分子材料化学改性，具体涉及一种羧甲基纤维素锂的制备方法。

背景技术：

1、羧甲基纤维素锂作为一种新型的锂电池负极粘结剂的辅助材料，其起到的作用主要有两个，一是作为粘合剂，将负极的石墨、硅碳等负极活性物质等和集电器紧密粘合，保持电池在充放电过程中的稳定；二是作为一种辅助的补锂材料，提供一个锂离子库，可以提高锂电池的充放电比容量及倍率性能。因此，羧甲基纤维素锂实际上起到了改善锂离子电池效能的作用，其在锂离子电池领域内的应用日益普遍。

2、目前羧甲基纤维素锂最常用的制备方法为二步法，其采用传统的羧甲基纤维素钠的制备工艺制备羧甲基纤维素锂，即采用纤维素粉为原材料，先碱化，再醚化得到羧甲基纤维素钠，再以羧甲基纤维素钠为原材料，经过酸化、锂化得到羧甲基纤维素锂。但采用传统的羧甲基纤维素钠制备工艺来制备羧甲基纤维素锂仍然存在以下缺陷：lioh的碱性与溶解度远小于naoh，从而在碱化过程中，纤维素与碱液的接触不够均匀，碱化程度不高，锂化效率较差，无法得到高纯度的产品；自由碱过多，过度的酸化和碱化容易破坏分子链，从而导致在醚化过程中醚化剂利用率低、副产物增加、成品纯度低，并最终导致生产成本高，产品粘度降幅较大。

3、因此，寻求一种碱化试剂，并提供一种运用该碱化试剂的全新制备工艺解决现有技术中存在的缺陷，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种羧甲基纤维素锂的制备方法。本发明通过运用二异丙基氨锂，并以丁基锂为辅助试剂活化、碱化纤维素，再进行醚化反应，最终得到羧甲基纤维素锂，克服了lioh在碱化过程中，与纤维素的接触不够，碱化程度低的缺陷，并大大提高了醚化剂的利用率、减少副反应，从而提高了羧甲基纤维素锂的成品纯度，使得本发明制备出的羧甲基纤维素锂不仅具有良好的溶解性，还具有较高的粘度；本发明生产过程简单，反应周期短、原料消耗低、在保证羧甲基纤维素锂的性能的基础上，还能够实现羧甲基纤维素锂的连续化、大批量的生产，从而大大降低生产成本。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种羧甲基纤维素锂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.碱化：按质量份将20-30份二异丙基氨锂、5-10份丁基锂、200-250份纤维素、80-100份异丙醇、20-40份四氢呋喃投入反应釜中，充分混合后在保护气氛下进行碱化反应；

5、s2.醚化：按质量份向反应釜中加入10-30份醚化剂，充分混合后以梯度升温的方式进行醚化反应；

6、s3.锂化：按质量份向反应釜中加入5-10份二异丙基氨锂、1-5份丁基锂，充分混合后进行锂化反应，制得羧甲基纤维素锂粗品；

7、s4.纯化：对步骤s4制得的羧甲基纤维素锂粗品进行中和、洗涤、烘干、粉碎处理，制得所述羧甲基纤维素锂。

8、优选的，所述保护性气氛选自氮气、氩气中的一种。

9、优选的，步骤s1中，所述碱化反应的的反应时间为1-2h、反应温度范围为5-20℃。

10、优选的，步骤s2中，所述醚化剂为质量浓度为60-70％的氯乙酸的异丙醇溶液。

11、优选的，所述醚化反应包括以下步骤：

12、s11.第一温度醚化：将反应釜升温至20-30℃，醚化1-1.5h；

13、s12.第二温度醚化：将反应釜升温至30-40℃，醚化0.5-1h；

14、s13.第三温度醚化：将反应釜升温至40-50℃，醚化0.25-0.5h。

15、优选的，步骤s3中，所述锂化反应的时间为10-50min；锂化反应的温度范围为0-30℃。

16、优选的，进行步骤s4之前，可以通过重复步骤s2、s3处理制得的羧甲基纤维素锂粗品，提高制得的羧甲基纤维素锂粗品的取代度。

17、优选的，步骤s4中，中和剂为冰醋酸；采用80wt％以上的乙醇进行洗涤；在烘箱中，于80-100℃下，烘干1-2h；粉碎后的羧甲基纤维素锂粒径≥200目。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1.本发明通过运用二异丙基氨锂，并以丁基锂为辅助试剂活化、碱化纤维素，再进行醚化反应，最终得到羧甲基纤维素锂，克服了lioh在碱化过程中，与纤维素的接触不够，碱化程度低的缺陷，并大大提高了醚化剂的利用率、减少副反应，从而提高了羧甲基纤维素锂的成品纯度，使得本发明制备出的羧甲基纤维素锂不仅具有良好的溶解性，还具有较高的粘度。

20、2.本发明生产过程简单，反应周期短、原料消耗低、在保证羧甲基纤维素锂的性能的基础上，还能够实现羧甲基纤维素锂的连续化、大批量的生产，从而大大降低生产成本。

21、3.本发明成功避免了现有的二步法中需要先合成得到羧甲基纤维素钠，再在高温下进行酸化和碱化处理导致的对分子链进一步的破坏的缺陷，通常情况下，现有技术通过二步法得到的羧甲基纤维素锂的产品粘度至少比原材料的羧甲基纤维素钠的粘度低20％以上，甚至达到60％，产品的粘度降幅较大，而本发明就较好的解决了产品粘度再次降低的问题，保持了羧甲基纤维素锂的高粘度的特性。

技术特征：

1.一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，所述保护性气氛选自氮气、氩气中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碱化反应的的反应时间为1-2h、反应温度范围为5-20℃。

4.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述醚化剂为质量浓度为60-70％的氯乙酸的异丙醇溶液。

5.根据权利要求4所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，所述醚化反应包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述锂化反应的时间为10-50min；锂化反应的温度范围为0-30℃。

7.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，进行步骤s4之前，可以通过重复步骤s2、s3处理制得的羧甲基纤维素锂粗品，提高制得的羧甲基纤维素锂粗品的取代度。

8.根据权利要求1所述的一种羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于，步骤s4中，中和剂为冰醋酸；采用80wt％以上的乙醇进行洗涤；在烘箱中，于80-100℃下，烘干1-2h；粉碎后的羧甲基纤维素锂粒径≥200目。

技术总结本发明涉及天然高分子材料化学改性技术领域，具体涉及一种羧甲基纤维素锂的制备方法。本发明通过运用二异丙基氨锂，并以丁基锂为辅助试剂活化、碱化纤维素，再进行醚化反应，最终得到羧甲基纤维素锂，克服了LiOH在碱化过程中，与纤维素的接触不够，碱化程度低的缺陷，并大大提高了醚化剂的利用率、减少副反应，从而在降低生产成本的基础上，大大提高了羧甲基纤维素锂的成品纯度，使得本发明制备出的羧甲基纤维素锂不仅具有良好的溶解性，还具有较高的粘度。技术研发人员：邱磊,潘婷婷,余学微受保护的技术使用者：绿能纤材（重庆）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10