[发明专利]一种降低交联淀粉颗粒融并的方法

说明书

本发明涉及一种降低交联淀粉颗粒融并的方法，属于淀粉基活性炭材料制备技术领域，解决淀粉颗粒交联板结现象的技术问题，解决方案为：采用淀粉、交联剂和去离子水进行混合形成淀粉浆料，进而将醇类包覆剂与淀粉浆料混合干燥，形成醇类包覆剂均匀包覆的干态淀粉颗粒，最后在150‑200℃交联获得单分散的淀粉颗粒。由于醇类包覆剂与淀粉具有较强的相容性，经包覆后的淀粉能够有效隔离具有微纳米尺寸的淀粉颗粒发生融并，本方法工艺路线简单，在工业化生产中可以提高电容炭的成炭率，降低焦油量，实现淀粉颗粒的单分散性。

技术领域

本发明属于淀粉基活性炭材料制备技术领域，具体涉及的是一种降低交联淀粉颗粒融并的方法。

背景技术

超级电容炭具有超高的比表面积、丰富的孔容、超低的灰分等优点，是超级电容器的关键电极材料，可广泛应用于超级电容器、铅碳电池、军工防化、医疗缓释等领域。淀粉作为生物质的一种，具有极低的灰分、良好的类球形结构、来源丰富，被认为是一种理想的超级电容活性炭前驱体。然而，淀粉的糖苷键容易断裂，在直接炭化过程中容易发生左旋反应生成焦油，炭收率极低。通过交联的方式，能够使淀粉成炭率大幅提高，因此以淀粉为原料制备超级电容活性炭通常会采用交联方式进行。

在交联过程中由于淀粉颗粒属微纳粉体，在静电的作用下发生自团聚，进而发生颗粒融并，形成板结状态，对后续单颗粒分散不利。基于此，在淀粉颗粒表面形成包覆层，可降低淀粉颗粒在交联和炭化过程中融并，从而解决板结现象。目前，材料包覆的方法较多，如公伟伟（申请公布号CN 106058219 A）将钴酸锂与包覆剂加水混合，经过搅拌、干燥和高温烧结得到高电压钴酸锂，但是在烧结过程中，物料发生板结现象，必须要通过超声振动筛来解进行粉碎。如张军（申请公布号 CN 107665980 A）一种三元材料的制备，将碳酸锂与镍钴铝前驱体通过混合搅拌、烧结得到三元材料，但是在烧结过程中，材料发生了板结现象，必须要经过粉碎过筛才可以进行使用。如叶飞（申请公布号CN 109755550 A）一种铝元素掺杂NCM622型高镍三元材料的制备方法，经过混合搅拌和烧结得到Al³⁺掺杂高镍三元，但是在烧结过程中，也出现了材料结块板结的现象，必须要粉碎过筛。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，避免微米维度的淀粉颗粒发生融并，解决淀粉颗粒交联板结的技术问题，本发明提供一种降低交联淀粉颗粒融并的方法，采用醇类包覆剂与淀粉进行包覆，醇的羟基基团与淀粉的羟甲基基团具有更好的相容性，同时包覆更加均匀，避免颗粒之间发生融并，高温时容易分解，不会残留杂质。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种降低交联淀粉颗粒融并的方法，包括以下步骤:

S1、将淀粉、交联剂、去离子水按比例添加入反应釜中，反应釜中反应温度为20℃-45℃，转速为30-100rmp，搅拌1-5小时，制得均匀的淀粉混合溶液；其中，淀粉、交联剂和去离子水的质量比为1:0.2-0.8:1-5；

S2、将醇类包覆剂按比例添加到步骤S1中制备的淀粉混合溶液中，保持反应釜的反应温度和转速继续搅拌1-10小时，制得含醇类包覆剂的淀粉浆料；其中，淀粉与醇类包覆剂的质量比为1:0.1-0.6；

S3、将步骤S2制得的含醇类包覆剂的淀粉浆料在150-200℃温度条件下喷雾干燥，制得醇类包覆剂均匀包覆的干态淀粉颗粒；

S4、将步骤S3制得的醇类包覆剂均匀包覆的干态淀粉颗粒在氮气气氛中于150℃-200℃交联1-8小时，制得单分散颗粒交联淀粉。

进一步地，在所述步骤S1中，所述的淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯粉、绿豆淀粉等一种或几种的组合。

进一步地，在所述步骤S1中，所述的淀粉粒径分布为D5016μm。

进一步地，在所述步骤S1中，所述的交联剂为环氧氯丙烷、磷酸、磷酸氢二铵中的一种或几种的组合。