[发明专利]一种三元聚合物水煤浆分散剂及在水煤浆制备上的应用

说明书

本发明为一种用于煤化工领域的水煤浆三元聚合物分散剂，主要通过单宁酸（TA），2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)，马来酸酐(MA)接枝共聚反应，得到一种新型三元聚合物。本发明的主要原料单宁酸是天然大分子，其来源广泛，价格较为便宜，通过对单宁天然分子的化学改性，引入多种官能团，并用于水煤浆制浆。测试结果表明，固定分散剂使用量为干煤质量的1.5‰，制得62%浓度煤浆，流动性，粘度和稳定性均较好，其最高可制得65%浓度煤浆。此合成工艺简单，且所制得煤浆性能良好，有一定的市场潜力。

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，涉及一种分散剂，更具体的涉及到水煤浆的分散剂。

技术背景

水煤浆是由大约60-65％的煤、34-39％的水和1％的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。水煤浆添加剂，按其功能不同，有分散剂、稳定剂及其他一些辅助化学药剂，如消泡剂、pH调整剂、防酶剂、表面改性剂及促进剂等多种。其中不可缺少的是分散剂与稳定剂。

分散剂按离解与否可分为离子型与非离子型两大类。离子型又可按电荷的属性分为阴离子型、阳离子型和两性型三类。两性型是指当溶液呈碱性时显示阴离子特性，呈酸性时显示阳离子特性。阴离子、非离子、阳离子、及两性分散剂的国际价格比为1:2:3:4。制浆分散剂多选择阴离子型。阴离子型分散剂主要有萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐值酸盐、聚羧酸系等。两性分散剂因为价格昂贵，没有多大的实际工业应用。已投入应用的阴离子型分散剂如上述，虽然价格较为便宜，但大多数不能单独使用，需要几种添加剂的复配，这无形中又增加了经济成本。

因此，寻找一种原料来源广泛，合成工艺简单，价格低廉，在性能上能兼顾传统的分散剂性能的改性制浆分散剂更有现实意义。

自然界有大量的生物质，产品价格低廉。它们往往都是有机大分子，在结构上含有大量的官能团，具备某些表面活性剂结构的特点，因此有望通过化学改性的方法提供高其性能。单宁酸是一种广泛存在于自然界植物叶，种子和花等组织中的大分子，具有多酚结构的特点，其分子量为1701。单宁酸由于含有多个羟基，具有很强的亲水性。然而，煤表面主要为疏水结构，如果不对单宁酸进行结构修饰，直接作为添加剂用于制备煤浆，则难以对煤粒起到分散作用，更没有稳定作用，但又因为改性单宁引入的官能团太少，没有达到优良的降粘作用。

发明内容

因此通过接枝共聚反应引入多种官能团对单宁改性，可制备出兼顾煤浆稳定性和降粘效果的优良添加剂。

本发明所涉及到的煤浆分散剂为单宁酸改性分散剂，是一种阴离子型分散剂。本发明要解决的具体技术问题是如何对单宁酸的结构进行化学修饰和改性，合成提高水煤浆稳定性和降低水煤浆粘度的分散剂，使改性后的单宁酸能够有效降低水煤浆的粘度，又能增加水煤浆的稳定性，适合于大规模生产。

针对以上问题和目的，本发明通过接枝共聚反应对单宁酸进行改性，使其含有适量的极性基团和疏水基团。

一种三元聚合物水煤浆分散剂，以单宁酸为反应原料，通过与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，马来酸酐接枝共聚反应，得到一种新型三元聚合物。

所述的单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐的质量比为1:1:1-3。所述的单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐采用过硫酸钾在温度为60-100℃下共聚接枝得到三元聚合物水煤浆分散剂。所述的过硫酸钾的添加量为单宁酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐总质量的5％-7％。

本发明以单宁酸为原料，通过接枝共聚反应得到一种三元共聚分散剂，具体实验分下面几个步骤：