[發明專利]一種多羧基三元共聚物及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410260108.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104031259A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 沈健;章峻;黃曉華
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C08G65/328
• 分類號: C08G65/328;C08G65/26;C08F220/06;C08F220/14;C08F220/18;C08F212/08;C08F8/28;C08F8/24;C10L1/198
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及一種新型多羧基三元共聚物及其制備方法和用途，所述多羧基三元共聚物主要作為水煤漿的分散劑使用。?

背景技術

煤以其得天獨厚的自然能源，成為世界各國政府高效開發與利用的競爭之地。尤其，面對全球石油資源日趨緊張的局勢，全球科學家已將積極探究經濟可行的潔凈煤技術，作為節能減排高效利用能源的重要手段之一。中外大量的實踐證明，水煤漿（CWM）技術是當今技術可靠，經濟可行的大規模煤炭利用手段。

CWM是一種具有一定粒徑分布的煤粉分散于水介質中制成的高濃度多組分多相的煤/水分散體系。此煤/水復合體系界面相容與穩定性問題，已被公認為至今世界CWM技術工程化的重要前沿難題。CWM添加劑是CWM加壓氣化、燃燒和輸送工程中必不可少的化工助劑，至今仍是CWM進步與技術先進的關鍵。理想的CWM具有良好的流動性和較長時間的穩定性，恰如石油產品一樣儲存、運輸，并且具有無自燃性、污染低的優點，是目前比較經濟的煤代油潔凈燃料和化工原料，同時也是目前以煤造氣制油的主要原料，具有良好的市場前景和顯著的社會、經濟與環境效益。我國是一個缺油、少氣、富煤的國家，因此發展CWM技術對我國的能源結構調整，促進社會、經濟與環境的協調發展，保障國家能源安全都具有十分重要的戰略意義。

制備水煤漿的關鍵在于水煤漿的分散劑。良好的水煤漿分散劑必須同時保證對不同煤種的適應性，良好的界面相容性，及煤漿的長效穩定性和良好流動性，并需同時兼顧生產成本和環境友好。在前期的工作中，我們曾設計合成了一類分子結構新穎、分子量和親水基團種類、數量可調控的三元共聚高分子化合物（ZL97107094.6）。該三元共聚物具有分散劑用量少，制備的漿體分散性、穩定性好，生產成本低廉等優點，且對不同地區、不同成煤時間、不同界面特征的煤種均具有優良的適應性，在陜西渭河、山東兗州、廣東茂名等地廣泛使用。

然而，隨著人們對環境問題的日益重視，燃料中排放的硫元素對大氣的污染越來越受到人們的廣泛關注。合成不含硫的水煤漿分散劑日益迫切。?

發明內容

本發明目的在于提供一種新型多羧基三元共聚物，所述多羧基三元共聚物中不含硫元素，可作為制備水煤漿的高性能分散劑，并具有煤種適應性強，分散劑用量少，制備的漿體分散性、穩定性好，生產成本低廉等優點。

本發明的另一目的還在于提供所述多羧基三元共聚物的制備方法和用途。

為實現本發明的目的，采用以下技術方案：

一種多羧基三元共聚物，其基本結構式如下：

其中R₁=?H或CH₃；R₂=?H、CH₃或CH₂CH₂CH₂CH₃；R₃?=?COONa；n=45-120，m=15-30，p=22-50?。

本發明所述的多羧基三元共聚物的制備方法包括如下步驟：

（1）將苯乙烯與選自丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯的單體在50-70℃下，自由基引發共聚反應，制得二元共聚物；

（2）將步驟（1）所得的二元共聚物加入濃鹽酸、氯甲醚和氯化鋅，然后加入甲醛，使其氯甲基化；

（3）將步驟（2）所得氯甲基化二元共聚物加入酸或堿催化劑，加熱至150-170℃，加入環氧乙烷反應，制得三元共聚物；

（4）將上述三元共聚物用高錳酸鉀氧化；以氫氧化鈉中和至弱堿性，即得到所述的多羧基三元共聚物。

所述的方法中，步驟（1）推薦采用過硫酸鹽為自由基引發劑，也可以采用其它已知的自由基引發劑，包括有機過氧化物，如過氧化環己酮、過氧化二苯甲酰、叔丁基過氧化氫等；偶氮類引發劑，如偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈等。

所述的方法中，苯乙烯與選自丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯的單體的摩爾比為?1：2.5～1：4；苯乙烯與環氧乙烷的摩爾比為?1：1.5～1：2。

所述的方法中，酸或堿催化劑選自無機強酸或堿，推薦采用鹽酸、硫酸、氫氧化鈉或氫氧化鉀等。

具體地，本發明的優化技術方案是：