一种低钠盐羧甲基纤维素锂的制备方法技术

本发明专利技术属于天然高分子化学改性领域，具体涉及一种低钠盐羧甲基纤维素锂的制备方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种羧甲基纤维素锂的制备方法，包括以下步骤：A、酸化：将酸溶液分散在有机溶剂中，加入羧甲基纤维素钠，得到混合溶液1；在50～75℃下反应，反应结束后脱液，得到粗品羧甲基纤维素酸；洗涤并脱液；B、锂化：将羧甲基纤维素酸分散在有机溶剂中，加入LiOH水溶液，得到混合溶液2；在10～40℃下反应，反应结束后中和至pH为7～8，脱液，得到粗品羧甲基纤维素锂；洗涤，脱液、烘干、粉碎得到成品羧甲基纤维素锂。本发明专利技术方法可以制备得到低钠盐的羧甲基纤维素锂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天然高分子化学改性领域，具体涉及一种低钠盐羧甲基纤维素锂的制备方法。
技术介绍
CN101942028A介绍了一种食品级羧甲基纤维素钾的制备过程，其方法是首先往食品级羧甲基纤维素钠中加入10％～40％的硫酸进行酸化，在一定温度与时间下反应得到羧甲基纤维素酸粗品，经过洗涤、脱水、干燥和粉碎得到羧甲基纤维素酸纯品，再加入K2CO3/(NH4)2CO3等固体碱进行中和，得到羧甲基纤维素钾。CN102206286A介绍了一种羧甲基纤维素锂的制备过程，其方法是首先往於浆法制得的羧甲基纤维素钠中加入15％～25％的盐酸进行酸化，在20℃～50℃下反应一定时间得到羧甲基纤维素粗品，经过体积浓度为80％～95％的有机溶剂洗涤、脱水、干燥和粉碎得到羧甲基纤维素酸纯品，再加入LiOH.H2O水溶液在40℃～60℃下反应一定时间后用冰醋酸进行中和，然后用一定浓度的有机溶剂洗涤、脱液、干燥和粉碎得到羧甲基纤维素锂。该方法选用於浆法制备的羧甲基纤维素钠为原料，取代度较高，酸化过程采用低浓度的无机非氧化性酸进行酸化，再用高浓度有机溶剂进行洗涤，该过程会导致原始羧甲基纤维素钠酸化不完全，未反应的羧甲基纤维素钠仍然残留在体系内，同时其在碱化过程中将反应体系温度调高不利于羧甲基纤维素酸与碱液进行中和反应，并最终导致实际羧甲基纤维素锂的纯度低。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种钠盐含量＜0.1％的羧甲基纤维素锂。该羧甲基纤维素锂应用于锂电池粘结剂时可以降低锂电池的内阻、增加锂电池的充放电次数、延长锂电池的使用寿命。本专利技术解决上述技术问题的技术方案，包括以下步骤：A、酸化：a、将酸溶液分散在有机溶剂中，加入羧甲基纤维素钠，得到混合溶液1；其中，混合溶液1体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％；所述的酸溶液为硫酸或硝酸中的至少一种；b、混合溶液1在50～75℃下反应，反应结束后脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素酸；c、用溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素酸，并脱除液体；所述溶剂为质量浓度≤50％的有机溶剂或水；B、锂化：d、将步骤c洗涤并脱除液体后的羧甲基纤维素酸分散在有机溶剂中，加入氢氧化锂水溶液，得到混合溶液2；e、混合溶液2在10～40℃下反应，反应结束后中和至pH为7～8，脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素锂；f、用有机溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素锂，脱除液体、烘干、粉碎得到成品羧甲基纤维素锂。优选的，上述方法步骤a中，所述酸溶液的质量浓度为10～65％。优选的，上述方法步骤a中，所述酸溶液与羧甲基纤维素钠的质量比为1～5︰3；浴比控制为1︰4～9；所述的浴比为羧甲基纤维素钠与体系液体总和的质量比。优选的，上述方法步骤b中，所述反应时间为1～4h。优选的，上述方法步骤d中，所述混合溶液2体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％。优选的，上述方法步骤d中，所述氢氧化锂水溶液质量浓度为8～13％。优选的，上述方法步骤d中，所述氢氧化锂水溶液与羧甲基纤维素酸的质量比为6～12︰7；浴比控制为1︰5～10；所述浴比为羧甲基纤维素酸与体系液体总和的质量比。优选的，上述方法步骤e中，所述反应时间为1～4h。优选的，上述方法步骤e中，所述中和采用醋酸进行中和。优选的，上述方法步骤f中，所述有机溶剂质量浓度为75～95％。优选的，上述方法中，所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇、叔丁醇或丙酮中的至少一种。本专利技术方法通过调整优化了酸化体系中有机溶剂的浓度、酸种类、酸化温度、酸化后水洗条件等工艺参数，最终制备出了钠盐在0.1％以下的羧甲基纤维素锂。具体实施方式一种低钠盐的羧甲基纤维素锂的制备方法，包括以下步骤：A、酸化：a、将酸溶液分散在有机溶剂中，加入羧甲基纤维素钠，得到混合溶液1；其中，混合溶液1体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％；所述的酸溶液为硫酸或硝酸中的至少一种；所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇、叔丁醇或丙酮中的至少一种；b、混合溶液1在50～75℃下反应，反应1～4h后进行离心脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素酸；c、用溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素酸，并离心脱除液体；所述溶剂为质量浓度≤50％的有机溶剂或水；所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇、叔丁醇或丙酮中的至少一种；B、锂化：d、将步骤c洗涤并脱除液体后的羧甲基纤维素酸分散在有机溶剂中，加入氢氧化锂水溶液，得到混合溶液2；所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇、叔丁醇或丙酮中的至少一种；e、混合溶液2在10～40℃下反应1～4h，采用醋酸中和体系至pH为7～8，离心脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素锂；f、用有机溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素锂，离心脱除液体、烘干、粉碎得到成品羧甲基纤维素锂；所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇、叔丁醇或丙酮中的至少一种。优选的，上述方法步骤a中，所述酸溶液的质量浓度为10～65％。优选的，上述方法步骤a中，所述酸溶液与羧甲基纤维素钠的质量比为1～5︰3，浴比控制为1︰4～9；所述的浴比为羧甲基纤维素钠与体系液体总和的质量比。优选的，上述方法步骤d中，所述混合溶液2体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％。优选的，上述方法步骤d中，所述氢氧化锂水溶液质量浓度为8～13％。优选的，上述方法步骤d中，所述氢氧化锂水溶液与羧甲基纤维素酸的质量比为6～12︰7；浴比控制为1︰5～10；所述浴比为羧甲基纤维素酸与体系液体总和的质量比。经过步骤c离心脱除液体的羧甲基纤维素酸为湿的羧甲基纤维素酸，还含有大量的溶剂，所以，步骤d涉及到的羧甲基纤维素酸的添加量均表示干物料的羧甲基纤维素酸。优选的，上述方法步骤f中，所述有机溶剂质量浓度为75～95％。针对现有羧甲基纤维素锂的缺陷，本专利技术人对羧甲基纤维素锂的制备方法进行了研究分析，经过大量试验最终确定了本专利技术的技术方案。本专利技术方法通过合理地控制酸化体系中有机溶剂的浓度以确保酸化的均匀性，因为如果浓度过低反应将不完全，浓度过高会导致物料降粘严重，直接影响用户的使用成本；同时在酸化过程中改变了反应温度，使体系中分子运动更活跃、反应更均匀；其次用氧化性酸进一步提高了羧甲基纤维素锂溶液的透明度，酸化反应更彻底；用高水含量的溶剂洗涤水不溶性的CMC-H，更有利于钠盐的除去；用氢氧化锂水溶液进行锂化，更有利于CMC-Li的生成；同时改变锂化反应温度，更有利于酸碱中和放热反应向正反应方向进行，锂化反应更彻底。本专利技术方法各个工艺参数相辅相成，最终制备得到了钠盐含量在0.1％以下的羧甲基纤维素锂。实施例1(1)羧甲基纤维素钠的酸化过程：以捏合法制备的羧甲基纤维素钠的理化指标为：取代度DS＝0.92、1％水溶液粘度1392cp、纯度98.5％作为原料；将质量浓度为25％的硫酸溶液250g分散于异丙醇溶液中，加入150g羧甲基纤维素钠，控制体系异丙醇有机溶剂浓度为68％，浴比为1︰9，在50℃下反应4h，离心后将得到的羧甲基纤维素酸用浓度为40％异丙醇溶液洗涤2次，离心待用；(2)羧甲基纤维素酸的锂化过程：将130gCMC-H(折干)，分散于95％异丙醇水体系，加入150g质量浓度为8％的LiOH水溶液，控制体系异丙醇浓度为76％，浴比为1︰10，将上述混合液在20℃下反应4h后用醋酸中和至PH＝7.5；离心脱液，用浓度75％的异丙醇溶液洗涤1次，80％的乙醇洗涤1次，离心、烘干、粉碎得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低钠盐羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、酸化：a、将酸溶液分散在有机溶剂中，加入羧甲基纤维素钠，得到混合溶液1；其中，混合溶液1体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％；所述的酸溶液为硫酸或硝酸中的至少一种；b、混合溶液1在50～75℃下反应，反应结束后脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素酸；c、用溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素酸，并脱除液体；所述溶剂为质量浓度≤50％的有机溶剂或水；B、锂化：d、将步骤c洗涤并脱除液体后的羧甲基纤维素酸分散在有机溶剂中，加入氢氧化锂水溶液，得到混合溶液2；e、混合溶液2在10～40℃下反应，反应结束后中和至pH为7～8，脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素锂；f、用有机溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素锂，脱除液体、烘干、粉碎得到成品羧甲基纤维素锂。

【技术特征摘要】
1.一种低钠盐羧甲基纤维素锂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、酸化：a、将酸溶液分散在有机溶剂中，加入羧甲基纤维素钠，得到混合溶液1；其中，混合溶液1体系中有机溶剂的质量浓度为50～90％；所述的酸溶液为硫酸或硝酸中的至少一种；b、混合溶液1在50～75℃下反应，反应结束后脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素酸；c、用溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素酸，并脱除液体；所述溶剂为质量浓度≤50％的有机溶剂或水；B、锂化：d、将步骤c洗涤并脱除液体后的羧甲基纤维素酸分散在有机溶剂中，加入氢氧化锂水溶液，得到混合溶液2；e、混合溶液2在10～40℃下反应，反应结束后中和至pH为7～8，脱除液体，得到粗品羧甲基纤维素锂；f、用有机溶剂洗涤粗品羧甲基纤维素锂，脱除液体、烘干、粉碎得到成品羧甲基纤维素锂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中，所述酸溶液的质量浓度为10～65％。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少琴，刘守波，林彦兵，彭一琳，陈剑明，梁虹，
申请(专利权)人：泸州北方化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51