一種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑及其制備與用途
【專利摘要】一種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％腐植酸水溶液，用堿性調(diào)節(jié)劑調(diào)pH至9～10，攪拌并溶解；然后升溫至65～85℃，分別滴加引發(fā)劑溶液和由陰離子單體、陽離子單體和聚醚大單體組成的混合單體溶液，并控制滴加速率在1-1.5h滴加完，完畢后保溫反應(yīng)3～5h；最后將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，烘干、粉碎，本方法制備的分散劑，具有分散效果好、穩(wěn)定性好、成本低廉的特點，可用于制備各種高濃度水煤漿。
【專利說明】一種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑及其制備與用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水煤漿分散劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿 分散劑及其制備與用途。

【背景技術(shù)】
[0002] 水煤漿是從上世紀(jì)七十年代末八十年代初發(fā)展起來的一種以煤代油、代煤、燃燒 效率可達(dá)到99%以上的低污染液態(tài)燃料。它是由大約70%左右的煤，30%左右的水，配以 少量化學(xué)添加劑經(jīng)物理加工而成的漿體。它具有與重油一樣的流動性與穩(wěn)定性；可以泵送、 霧化與穩(wěn)定著火燃燒；其熱值大約相當(dāng)于燃油的一半。我國發(fā)展水煤漿技術(shù)具有重要意義， 首先水煤漿替代燃油，經(jīng)濟效益顯著，戰(zhàn)略意義重大；第二，水煤漿替代煤炭直接在鍋爐中 燃燒，環(huán)保效益好；第三，水煤漿可作為德士古爐氣化燃料用于合成氨、合成尿素以及進行 煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；第四，水煤漿可以管道輸送，運營費用低。
[0003] 具有工業(yè)應(yīng)用價值的水煤漿應(yīng)具有高濃度、低黏度、良好的流動性及穩(wěn)定性。為達(dá) 此目的，在煤水混合物中需添加適量的化學(xué)添加劑。制漿用添加劑主要有分散劑、穩(wěn)定劑 和其他輔助藥劑，其中分散劑起關(guān)鍵作用。因為煤炭表面具有強烈的疏水性，與水不能密 切結(jié)合成一種漿體，在較高濃度時會形成一種濕的泥團。在制漿過程中加入少量分散劑改 變煤粒表面性質(zhì)，使煤粒表面緊緊地為添加劑和水化膜包圍，讓煤粒均勻地分散水中，提高 水煤漿的流動性，用量約為煤的1 %。目前常使用的傳統(tǒng)分散劑主要有萘磺酸縮合物和木質(zhì) 素磺酸鹽類，分別在分散性、穩(wěn)定性以及價格成本等方面不理想。而腐植酸是一種與煤炭結(jié) 構(gòu)具有相似性的來源廣泛的天然表面活性物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)中含有羧基、酚羥基、羰基等多 種活性官能團，與煤顆粒表面具有良好的吸附性能，反應(yīng)活性較高。根據(jù)以往的研究結(jié)果發(fā) 現(xiàn)腐植酸作為水煤漿分散劑時存在分散性好而親水性和穩(wěn)定性較差的問題，因此如何提高 腐殖酸親水性和穩(wěn)定性是腐殖酸系分散劑研究的重點。
[0004] 兩性離子分散劑是指在大分子鏈上同時帶有陰、陽離子基團的聚合物分散劑，是 指在傳統(tǒng)的陰離子型分散劑的基礎(chǔ)上引入陽離子單體制備而成的兩性離子聚合物。由于引 入了陽離子單體，分散劑與煤表面的相互作用方式由單一的氫鍵吸附變?yōu)闅滏I吸附和靜電 吸附雙重作用，改善了煤粒表面的疏水性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種兩性腐植酸接枝共聚 物水煤漿分散劑及其制備與用途，該分散劑具有分散效果好、穩(wěn)定性好、成本低廉的特點， 可用于制備各種高濃度水煤漿。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑，其制備是在裝有攪拌器、冷凝管、滴液 漏斗和溫度計的三口燒瓶中，將腐殖酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%腐植酸水溶液，并用氫氧化 鈉調(diào)pH至9?10,攪拌并溶解；然后升溫至75?85°C，分別滴加引發(fā)劑和由陰離子單體、 陽離子單體和聚醚大單體組成的混合單體，并控制滴加速率在1?1. 5h滴加完，完畢后保 溫反應(yīng)3?5h ;最后將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，烘干、粉碎。
[0008] 所述的陰離子單體為丙烯酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和苯乙烯磺酸鈉 中的一種。
[0009] 所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
[0010] 所述的聚醚大單體為相對分子質(zhì)量為400?1000的甲基烯丙基聚乙二醇。
[0011] 所述的混合單體的總質(zhì)量與腐殖酸質(zhì)量比為：(0.3?0.7) :1，其中各單體質(zhì)量比 例為：陽離子單體質(zhì)量：聚醚大單體：陰離子單體=(2?1) : (2?3) :6。
[0012] 所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨或過硫酸鈉中的一種，其用量為體系中總固體 質(zhì)量的4?6%，引發(fā)劑配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液。
[0013] 用上述方法制備的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑可用于制備各種高濃度 水煤漿。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0015] (1)本發(fā)明在腐植酸系分散劑聚合物中引入了季銨陽離子官能團，使分散劑與煤 表面的相互作用方式由單一的氫鍵吸附變?yōu)闅滏I吸附和靜電吸附的雙重作用.因此，兩性 離子分散劑的吸附效果更佳，能更有效地改善煤粒表面的疏水性，降低表面自由能，從而 達(dá)到降低水煤漿表觀黏度、提高其穩(wěn)定性的作用。
[0016] (2)本發(fā)明在保持分散劑兩性的前提下，引入親水長鏈，增大腐植酸的相對分子質(zhì) 量，使其接枝鏈結(jié)構(gòu)變長，吸附在煤粒表面，具有一定的空間位阻效應(yīng)，從而起到分散作用， 提1?其穩(wěn)定性。

【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0018] 實施例1
[0019] (1)在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入30g腐植酸和 70g水，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30 %氫氧化鈉調(diào)pH至9?10,攪拌溶解。
[0020] (2)將4g烯丙基聚乙二醇-400溶解于40g水中，加入12g烯丙基磺酸鈉，4g甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌溶解得到混合單體溶液；
[0021] (3)將步驟（1)的腐殖酸水溶液升溫至80°C時，開始滴加20g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 過硫酸鉀溶液及步驟（2)制備的混合單體溶液，控制其滴加速率lh滴完，滴加完畢后保溫 反應(yīng)2. 5h。
[0022] (4)將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，產(chǎn)物進干燥、粉碎即得粉狀兩性腐植酸基接 枝共聚物固體。
[0023] 實施例2
[0024] (1)在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中60g加入腐植酸和 140g水，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30 %氫氧化鈉調(diào)pH至9?10,攪拌溶解。
[0025] (2)將6g烯丙基聚乙二醇-1000溶解于40g水中，加入12g甲基丙烯磺酸鈉，2g 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌溶解得到混合單體溶液；
[0026] (3)將步驟（1)的腐殖酸水溶液升溫至75°C時，開始滴加24g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 過硫酸銨溶液及步驟（2)制備的混合單體溶液，控制滴加速率lh滴完，滴加完畢后保溫反 應(yīng)4h。
[0027] (4)將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，產(chǎn)物進行干燥、粉碎即得粉狀兩性腐植酸基 接枝共聚物固體。
[0028] 實施例3
[0029] (1)在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入30g腐植酸和 70g水，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30 %氫氧化鈉調(diào)pH至9?10,攪拌溶解。
[0030] (2)將7.5g烯丙基聚乙二醇-800溶解于40g水中，加入18g丙烯酸鈉，4.5g甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌溶解得到混合單體溶液；
[0031] (3)將步驟（1)的腐殖酸水溶液升溫至75°C時，開始滴加36g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 過硫酸銨溶液及步驟（2)制備的混合單體溶液，控制滴加速率lh滴完，滴加完畢后保溫反 應(yīng)4h。
[0032] (4)將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，產(chǎn)物進行干燥、粉碎即得粉狀兩性腐植酸基 接枝共聚物固體。
[0033] 實施例4
[0034] (1)在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入40g腐植酸和 60g水，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30 %氫氧化鈉調(diào)pH至9?10,攪拌溶解。
[0035] (2)將5g烯丙基聚乙二醇-600溶解于40g水中，加入12g丙烯酸鈉，3g甲基丙烯 酰氧乙基三甲基氯化銨，攪拌溶解得到混合單體溶液；
[0036] (3)將步驟（1)的腐殖酸水溶液升溫至75°C時，開始滴加25g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 過硫酸銨溶液及步驟（2)制備的混合單體溶液，控制滴加速率lh滴完，滴加完畢后保溫反 應(yīng)4h。
[0037] (4)將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，產(chǎn)物進行干燥、粉碎即得粉狀兩性腐植酸基 接枝共聚物固體。
[0038] 應(yīng)用效果測試：
[0039] 選用陜西彬長煤為研究對象，通過破碎、磨礦、篩選和級配，攪拌均勻后制得相同 濃度的水煤漿（質(zhì)量分?jǐn)?shù)65% )500g，煤的粒徑級配：0.840?0.420_占8%、0.420? 0· 124mm 占 42%、0· 124 ?0.074mm 占 7%、0· 074 ?0.063mm 占 8%、0· 063mm 以下占 35%。 分散劑加入量為0. 3% (占干基煤wt% )，發(fā)明實施的分散劑對彬長煤的制漿性能測試結(jié)果 如下表1所示，由表1可以看出，本專利所述一種兩性腐植酸基接枝共聚物水煤漿分散劑在 24h，48h，7天，14天的穩(wěn)定性大大優(yōu)于市售萘磺酸鹽縮合物。
[0040] 表1 :各實施例產(chǎn)品的成漿性能比較
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，其特征在于，在裝有攪拌器、 冷凝管、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中，將腐殖酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %腐植酸水溶液， 并用氫氧化鈉調(diào)pH至9?10,攪拌并溶解；然后升溫至75?85°C，分別滴加引發(fā)劑和由陰 離子單體、陽離子單體和聚醚大單體組成的混合單體，并控制滴加速率在1?1. 5h滴加完， 完畢后保溫反應(yīng)3?5h ;最后將反應(yīng)物冷卻至室溫，過濾出料，烘干、粉碎。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，其特征在 于，所述的陰離子單體為丙烯酸鈉、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉和苯乙烯磺酸鈉中的一 種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，其特征在 于，所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，其特征在 于，所述的聚醚大單體為相對分子質(zhì)量為400?1000的甲基烯丙基聚乙二醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方 法，其特征在于，所述的混合單體的總質(zhì)量與腐殖酸質(zhì)量比為：(0. 3?0. 7) :1，其中各單體 質(zhì)量比例為：陽離子單體質(zhì)量：聚醚大單體：陰離子單體=(2?1) : (2?3) :6。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑的制備方法，其特征在 于，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨或過硫酸鈉中的一種，其用量為體系中總固體質(zhì)量 的4?6%，引發(fā)劑配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備出的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備出的兩性腐植酸接枝共聚物水煤漿分散劑在用于制 備高濃度水煤漿的用途。
【文檔編號】C08F291/08GK104193920SQ201410376741
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】張光華, 葛磊, 李俊國, 朱軍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)