[发明专利]改性纤维、制备方法及应用

说明书

本发明涉及改性纤维、制备方法及应用。将原料、水、含有金属络合离子的物质混合，在中性或碱性条件下，控制温度为40‑100℃，搅拌5‑24h，获得改性纤维产品。本发明的改性纤维具有很强的疏水性，纤维成天然棕黑色，可用来生产需要强抗水性的沙发纸、皮鞋纸、液体包装纸、不透光窗帘纸。纤维含有性能稳定的金属化合物，强度和挺度大幅提升，可用来生产医药膏药用纸、硬纸黑卡纸、砂纸、特殊包装纸；另外，长链纤维中含有对锂离子比含量非常高的金属氧化物，可通过气相沉积法，形成稳定的层状或管状的纳米碳‑金属化合物复合材料，作为锂离子电池负极，可大幅提升电池的比容量和倍率性能。

技术领域

本发明涉及改性纤维、制备方法及应用，属于材料领域。

背景技术

在科技迅速发展的今天，在新材料领域，学科交叉、应用交叉、领域跨界的情况越来越多，本发明的材料即可用于特种纸制造领域，经过进一步深度处理，又可应用于电池行业。

在制浆造纸技术日臻成熟的今天，普通纸应用增长基本停滞。新技术、新材料、新应用的出现，使得特种纸一直保持高速发展的态势，而且产品附加值非常高。而特种纸的制造很大程度上取决于材料的技术，本发明中的特殊纤维正式这种情况下取得突破性进展。

在某些特殊用途领域，因为纤维原料易得且环保，很多公司希望用纸质品替代塑料制品、动物皮革、人造皮革，但纤维富含亲水羟基的结构特点决定其抗水性差、湿强度低，同时干强度和挺度不够，这困扰着很多业内公司，比如需要强抗水性和高强度的沙发表面用纸、鞋表面用纸、液体包装纸、不透光窗帘纸、医药膏药用纸、硬黑卡纸、砂纸、特殊包装纸等。

在电子技术和人工智能高速发展的今天，所有技术均受制于一个瓶颈，那就是电池技术。

电池技术相对于每年升级换代、快速发展的电子产品而言，就像一只蜗牛，一直在缓慢前行，在比容量和充电时间、循环次数一直没有跟上电子技术的发展步伐，成了制约电子技术发展的一块短板。

从新能源汽车，续航里程短和充电时间太长一直是困扰新能源汽车发展的瓶颈；还有无人飞机，同样也受电池技术。

总之，在半导体、软件、电子技术日新月异高速发展的今天，相比较而言电池技术发展一直比较缓慢。就目前电子产品使用的可充电电池而言，锂离子电池占比在90％以上，锂离子电池正极有锂金属、锂合金、三元锂，锂离子电池的负极也很多，但使用最为广泛的还是天然石墨、人造石墨、中间相碳微球，其占比分别为55％、35％、8％；以这些材料作为锂离子电池负极，其比容量很难突破碳的理论极限容量372mAh/g，受制于材料本身的特点，充电时间也难以缩短。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供改性纤维及其制备方法，以对木质素和/或其他纤维类物质进行改性，获得疏水性强、性能稳定的配位化合物。本发明的目的之二在于提供上述改性纤维在造纸领域或制备锂离子电池负极材料中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

改性纤维的制备方法，将原料、水、含有金属络合离子的物质混合，在中性或碱性条件下，控制温度为40-100℃，优选为50-80℃，搅拌5-24h，优选地搅拌5-16h，获得改性纤维产品；

其中，所述原料包括非水溶性木质素、竹浆、木浆、棉浆、溶解浆、黏胶纤维中的至少一种；

所述含有金属络合离子的物质包括高锰酸盐、高铁酸盐中的至少一种。

进一步地，所述原料、水、含有金属络合离子的物质的质量比为10:20-500:1-10。优选地，原料与纯净水的质量比为1:10-20，优选地，原料与含有络合离子的物质的质量比为2-3:1。

优选地，所述原料包括木浆1-100份和木质素1-100份，进一步优选地，所述原料包括木浆60份和木质素40份。

进一步地，所述水为纯净水。