[发明专利]磺甲基化碱木素-甲醛-磺化丙酮聚合物水煤浆添加剂

说明书

技术领域

本发明属于水煤浆分散剂领域，特别涉及一种磺甲基化碱木素-甲醛-磺化丙酮聚合物水煤浆添加剂及其制备方法。

背景技术

水煤浆具有浓度高、流变性好、长期储存不沉淀，能类似燃油一样地泵送传输、雾化燃烧，完全能够代替燃油等优势，故其发展快速。但要制备高浓度的水煤浆，选择适合的，高效的添加剂如分散剂和稳定剂至关重要。少量添加剂的引入可以使水和煤的融合性更好，降低了其黏度，增大流动性，而且更加稳定了。其中水煤浆分散剂可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型，其价格比为1:3:4:2，出于对性价比的考量，目前国内外研制及筛选出的水煤浆分散剂主要为阴离子型和非离子型，其中主要有萘系、腐植酸系、木质素系、聚烯烃系、丙烯酸系以及相关的复配产品。市场上应用较广泛的水煤浆添加剂（如萘系分散剂）存在着原料短缺，价格高的缺陷，因此开发出以可再生资源为原料、性能优良的水煤浆添加剂势在必行。

木质素系水煤浆添加剂所涉及到的原料有一部分来自于造纸废液中所提取的碱木素，因此它具有原料丰富，易于加工，价格便宜等优点，当前国内外利用天然生物质资源木质素为原料制备水煤浆添加剂的研究与应用主要集中在对碱木素的磺化聚合。关于碱木素磺化聚合制备水煤浆添加剂的研究报道近年来主要有：邱学青等利用造纸废液碱木素在水浴加热条件下加入醛类物质，在微波条件下反应后再加入磺化剂，微波后，制备磺化度较高的木质素磺酸钠水煤浆添加剂；他还将麦草碱木素加入醛类物质羟甲基化后，再加入磺化剂和酮类物质进行接枝共聚反应后得到高效水煤浆添加剂（ZL 200610034168.X）；刘明华等将碱木素与三聚氰胺、甲醛在特定的条件下直接进行反应得到羟甲基化产物后，再引入磺化剂对其进行磺化反应制成半成品后，调节pH值温度等反应条件制成碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂（ZL 20110000302.5），他还公布了一种碱木素-磺化丙酮-甲醛缩聚物水煤浆添加剂，将碱性调节剂、磺化剂、丙酮与甲醛溶液发生缩聚反应后，再加入碱木素进一步发生缩聚反应得到暗褐色或黑褐色粘稠状液体产品（ZL 200810070587.8）；以及将酚、对氨基苯磺酸盐和甲醛发生反应，制备出酚-对氨基苯磺酸盐-甲醛半缩合物；再利用碱性调节剂、磺化剂、丙酮以及甲醛发生缩聚反应，得到磺化丙酮-甲醛缩聚物半成品，然后加入酚-对氨基苯磺酸盐-甲醛半缩合物进一步发生缩聚反应制备改性磺化丙酮-甲醛缩聚物水煤浆添加剂的制备（ZL200810070588.2）；罗振扬等人利用丙酮，甲醛为单体，引入磺化剂，制成脂肪族减水剂，再加入酸法制浆黑液中提取的木质素磺酸盐和甲醛溶液，调节PH值，升温反应后制得木质素磺酸盐改性脂肪族减水剂（ZL 200910034276.0）；美国专利US2680113报道了在100~170℃下利用甲醛和亚硫酸钠对木质素进行高温磺化。

以碱木素为原料制备水煤浆添加剂的研究比较多，但存在添加剂和煤颗粒表面吸附不牢固，分散降黏性能不佳，进而造成水煤浆自身的稳定性能差等问题。基于此，本发明磺甲基化碱木素-甲醛-磺化丙酮聚合物制备水煤浆添加剂以制浆造纸工业中的副产物木质素为原料，同时引入磺甲基团、羟基、烷基等活性基团，增加了产品的分子量，在保持良好降粘分散性能的基础上，有利于提高水煤浆制浆性能的稳定性，还可大大降低水煤浆的生产成本，为制浆造纸废液中木质素的高值化利用开辟了有效的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磺甲基化碱木素-甲醛-磺化丙酮聚合物水煤浆添加剂及其制备方法，解决制浆废液处理问题，实现黑液高值化利用，并在降低水煤浆添加剂成本的同时提高其分散和稳定性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磺甲基化碱木素-甲醛-磺化丙酮聚合物水煤浆添加剂为红褐色或棕褐色粉末状产品，相对分子质量为7000-90000。水煤浆添加剂的质量浓度为1%时，溶液的pH在7.0-14.0范围内。水煤浆添加剂在20℃时密度为1.10-1.35g/mL。

原料组分及各组分的质量份数为：碱木素11.5-20.0份，磺化剂4.9-10.0份，碱性调节剂0.1-0.8份，丙酮4.5-10.0份，甲醛5.4-13.5份，水47.3-67.2份。

所述的磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠中的一种或多种的混合物。

所述的碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠中的一种或多种的混合物。

所述的碱木素选自竹子、蔗渣、稻草、麦草、皇竹草、曲柳、柞木、芦苇、杨木、桉木、桦木、马尾松中的一种或几种经碱法或硫酸盐法制备黑液，通过沉淀、分离、提取获得的碱木素。