[發明專利]一種堿木質素改性聚羧酸系水煤漿分散劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410531726.8
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104327280A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 邱學青;易聰華;洪南龍;楊東杰;周明松;李遠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C08F283/06;C08F220/58;C08F220/06;C08F222/06;C08F212/14;C08G81/02;C10L1/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種水煤漿分散劑的制備方法，具體涉及一種堿木質素改性聚羧酸系高效水煤漿分散劑的制備方法，適用于不同煤階的煤種。

背景技術

水煤漿是一種采用物理方法將煤液態化的新型燃料，是由一定粒度組成的煤(約70％)、水(約30％)和少量添加劑制備而成。近年來,由于煤炭資源豐富，價格便宜，水煤漿的加工方法簡單，與煤炭的氣化、液化相比投資少，成本低，作為代油燃料受到世界各國的普遍重視。具有工業應用價值的水煤漿應具有高濃度、低黏度、良好的流動性及穩定性。為此，在煤水混合物中需添加適量的化學添加劑。

制漿用添加劑主要有分散劑、穩定劑和其他輔助藥劑，其中分散劑起關鍵作用。目前的水煤漿分散劑主要有萘系、腐殖酸系、木質素系、聚烯烴系、聚羧酸系以及相關復配產品。在水煤漿分散劑的研制上，國外比較突出的有Nippon油脂公司、Kao公司和Lion公司等，日本研究人員開發的一系列性能優良的分散劑如NSF(萘磺酸鹽聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺酸鹽)作為水煤漿專用分散劑，已經工業化生產。目前，我國水煤漿分散劑市場上萘系應用比較廣泛，其研究已達到較高水平，成本相對國外同類產品較低,但易析水產生硬沉淀。聚羧酸系分散劑是最新一代分散劑，分子結構可調，性能優異，但由于合成工藝成本較高，難以被市場接受，為了進一步降低成本，通常采用與其他外加劑復配使用，然而應用表明，聚羧酸系分散劑與其他分散劑的相容性較差。

木質素是由高度取代的苯基丙烷單元以碳碳鍵和醚鍵等形成的復雜的天然高分子聚合物，約占植物體重量的20％～30％。每年可產生木質素約1500億噸，木質素在造紙制漿過程中溶解在廢液中形成工業木質素，包括來自亞硫酸法制漿廢液的木質素磺酸鹽和堿法制漿廢液的堿木質素。木質素系分散劑制漿穩定性較好，析水量少，只產生軟沉淀，缺點是制漿黏度較大，流型較粗糙，所以常和其他分散劑復配使用。中國發明專利CN102161923A通過木質素磺酸鹽與聚磷酸鹽(三聚磷酸鈉或六聚偏磷酸鈉)、高分子助劑(亦稱穩定劑)反應得到改性木質素系水煤漿分散劑，提高了水煤漿的濃度，但分散劑摻量較高，且反應過程需要先合成高分子助劑，制備工藝較為復雜；中國發明專利CN103045317A用堿木質素、聚乙二醇、羧酸、濃硫酸、對苯二酚、丙烯酸、乙烯基單體、亞硫酸鈉、乙醛、氧化劑等合成木質素系水煤漿分散劑，分散效果得到有效地提高，但合成工藝復雜，且合成原料對苯二酚和乙醛具有一定毒性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堿木質素改性聚羧酸系高效水煤漿分散劑的制備方法，該分散劑對水煤漿的分散降黏性能優于萘磺酸鹽甲醛縮合物，與聚羧酸系分散劑相比，對煤漿具有更優異的分散穩定性。

本發明利用廉價的木質素對聚羧酸系高效分散劑進行化學改性，發揮兩者的優點，且同時彌補其不足，在保持聚羧酸系分散劑原有分散能力等特性的同時，降低生產成本，并減少不可再生資源和有毒原料的使用量。無論從節約成本，高附加值利用木質素，還是拓寬聚羧酸系高效分散劑應用范圍，都具有積極的意義。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種堿木質素改性聚羧酸系水煤漿分散劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚氧乙烯醚類大單體、不飽和羧酸單體、不飽和磺酸鹽單體溶于水中，調節溫度為50℃～80℃，滴加引發劑的水溶液，共聚反應；

(2)調節溫度為30℃～50℃，加入環氧氯丙烷，反應0.5～1h；

(3)加入堿性調節劑調節pH值為10～12，加入堿木質素溶液，調節反應溫度為60℃～80℃，滴加復合引發劑的水溶液，反應1h～3h，反應結束得到堿木質素改性聚羧酸系水煤漿分散劑；

以質量份數計，原料用量如下：

所述的聚氧乙烯醚類大單體為聚乙二醇單甲醚、甲基丙稀醇聚氧乙烯醚、丙烯醇聚氧乙烯醚和甲基丁烯醇聚氧乙烯醚中的一種或多種；

所述的不飽和羧酸單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、檸檬酸和衣康酸中的一種或多種；

所述的不飽和磺酸鹽單體為丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2甲基磺酸鈉中的一種或多種；

所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或多種；

所述的復合引發劑是硝酸鈰銨/過硫酸銨、硝酸鈰銨/過硫酸鉀、過硫酸銨/硫代硫酸鈉、過硫酸鉀/亞硫酸鈉或過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉。

為進步一步實現本發明目的，優選地，所述的堿木質素為木漿堿木質素、竹子堿木質素、蘆葦堿木質素、蔗渣堿木質素中的一種或兩種以上的混合物；