一种碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂的制备方法。该方法在50～80℃下，由聚氧乙烯醚类大单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐单体以及引发剂在水溶液中共聚反应2～3h后，调节温度为30～50℃，加入环氧氯丙烷，反应0.5～1h，加入碱性调节剂调节pH值为10～12，加入质量浓度为20～50％碱木质素溶液，调节反应温度为60～80℃，滴加质量浓度为2％的复合引发剂水溶液，反应1～3h，制得液态产物。本发明专利技术产品对水煤浆的分散降黏性能优于萘磺酸盐甲醛缩合物，对煤浆具有良好的分散稳定性；本发明专利技术在保持聚羧酸系分散剂原有分散能力等特性的同时，降低生产成本，并减少不可再生资源和有毒原料的使用量。

【技术实现步骤摘要】
一种碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂的制备方法
本专利技术涉及一种水煤浆分散剂的制备方法，具体涉及一种碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂的制备方法，适用于不同煤阶的煤种。
技术介绍
水煤浆是一种采用物理方法将煤液态化的新型燃料，是由一定粒度组成的煤(约70％)、水(约30％)和少量添加剂制备而成。近年来,由于煤炭资源丰富，价格便宜，水煤浆的加工方法简单，与煤炭的气化、液化相比投资少，成本低，作为代油燃料受到世界各国的普遍重视。具有工业应用价值的水煤浆应具有高浓度、低黏度、良好的流动性及稳定性。为此，在煤水混合物中需添加适量的化学添加剂。制浆用添加剂主要有分散剂、稳定剂和其他辅助药剂，其中分散剂起关键作用。目前的水煤浆分散剂主要有萘系、腐殖酸系、木质素系、聚烯烃系、聚羧酸系以及相关复配产品。在水煤浆分散剂的研制上，国外比较突出的有Nippon油脂公司、Kao公司和Lion公司等，日本研究人员开发的一系列性能优良的分散剂如NSF(萘磺酸盐聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺酸盐)作为水煤浆专用分散剂，已经工业化生产。目前，我国水煤浆分散剂市场上萘系应用比较广泛，其研究已达到较高水平，成本相对国外同类产品较低,但易析水产生硬沉淀。聚羧酸系分散剂是最新一代分散剂，分子结构可调，性能优异，但由于合成工艺成本较高，难以被市场接受，为了进一步降低成本，通常采用与其他外加剂复配使用，然而应用表明，聚羧酸系分散剂与其他分散剂的相容性较差。木质素是由高度取代的苯基丙烷单元以碳碳键和醚键等形成的复杂的天然高分子聚合物，约占植物体重量的20％～30％。每年可产生木质素约1500亿吨，木质素在造纸制浆过程中溶解在废液中形成工业木质素，包括来自亚硫酸法制浆废液的木质素磺酸盐和碱法制浆废液的碱木质素。木质素系分散剂制浆稳定性较好，析水量少，只产生软沉淀，缺点是制浆黏度较大，流型较粗糙，所以常和其他分散剂复配使用。中国专利技术专利CN102161923A通过木质素磺酸盐与聚磷酸盐(三聚磷酸钠或六聚偏磷酸钠)、高分子助剂(亦称稳定剂)反应得到改性木质素系水煤浆分散剂，提高了水煤浆的浓度，但分散剂掺量较高，且反应过程需要先合成高分子助剂，制备工艺较为复杂；中国专利技术专利CN103045317A用碱木质素、聚乙二醇、羧酸、浓硫酸、对苯二酚、丙烯酸、乙烯基单体、亚硫酸钠、乙醛、氧化剂等合成木质素系水煤浆分散剂，分散效果得到有效地提高，但合成工艺复杂，且合成原料对苯二酚和乙醛具有一定毒性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂的制备方法，该分散剂对水煤浆的分散降黏性能优于萘磺酸盐甲醛缩合物，与聚羧酸系分散剂相比，对煤浆具有更优异的分散稳定性。本专利技术利用廉价的木质素对聚羧酸系高效分散剂进行化学改性，发挥两者的优点，且同时弥补其不足，在保持聚羧酸系分散剂原有分散能力等特性的同时，降低生产成本，并减少不可再生资源和有毒原料的使用量。无论从节约成本，高附加值利用木质素，还是拓宽聚羧酸系高效分散剂应用范围，都具有积极的意义。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚氧乙烯醚类大单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐单体溶于水中，调节温度为50℃～80℃，滴加引发剂的水溶液，共聚反应；(2)调节温度为30℃～50℃，加入环氧氯丙烷，反应0.5～1h；(3)加入碱性调节剂调节pH值为10～12，加入碱木质素溶液，调节反应温度为60℃～80℃，滴加复合引发剂的水溶液，反应1h～3h，反应结束得到碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂；以质量份数计，原料用量如下：所述的聚氧乙烯醚类大单体为甲基丙烯醇聚氧乙烯醚、丙烯醇聚氧乙烯醚和甲基丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述的不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、柠檬酸和衣康酸中的一种或多种；所述的不饱和磺酸盐单体为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基磺酸钠中的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种；所述的复合引发剂是硝酸铈铵/过硫酸铵、硝酸铈铵/过硫酸钾、过硫酸铵/硫代硫酸钠、过硫酸钾/亚硫酸钠或过硫酸钾/亚硫酸氢钠。为进步一步实现本专利技术目的，优选地，所述的碱木质素为木浆碱木质素、竹子碱木质素、芦苇碱木质素、蔗渣碱木质素中的一种或两种以上的混合物；所述的碱性调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。所述氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液质量浓度为30％。所述的共聚反应的时间为2h～4h。所述的碱木质素溶液质量浓度为20％～50％。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果：1.本专利技术的碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂与目前应用较广的萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂相比，分散降黏性能有了显著地提高；在相同的添加量下，浆体的流型更好，浆体的表观粘度下降，制浆性能明显提高。2.本专利技术的高效水煤浆分散剂与目前使用的聚羧酸分散剂相比，反应中避免使用毒性大、有强烈刺激性气味的巯基化合物为链转移剂，所制得的水煤浆高效分散剂无污染，绿色环保，易于操作控制。3.本专利技术的高效水煤浆分散剂是碱木质素改性聚羧酸系分散剂，以造纸副产物碱木质素为原料，来源广，价格低廉，生产工艺简单，与现有的聚羧酸分散剂相比，有利于降低生产成本。附图说明图1为木浆碱木质素与实施例1、5产品的红外光谱图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1将120g甲基丁烯醇聚氧乙烯醚、3g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、18g丙烯酸溶于水中，配成质量浓度为50％的水溶液，待温度升至75℃，滴加由2g引发剂过硫酸钾配成的质量浓度为2％的水溶液，滴加时间2h，滴加完后继续保温反应2h，调节温度至45℃，加入6g环氧氯丙烷，反应0.5h，用质量浓度为30％的NaOH调节pH为11，加入由80g木浆碱木质素溶解在pH为11的水溶液中配成的质量浓度为30％的水溶液，升温至75℃，滴加由2g过硫酸钾、1g亚硫酸钠配成的质量溶度为2％的水溶液，反应2.5h，反应结束即得碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂，产品的红外光谱图件图1所示。实施例2将100g聚乙二醇单甲醚、6g甲基丙烯磺酸钠、10g马来酸酐溶于水中，配成质量浓度为50％的水溶液，待温度升至50℃，滴加由2g引发剂过硫酸钾配成的质量浓度为2％的水溶液，滴加时间2h，滴加完后继续保温反应2h，调节温度至50℃，加入6g环氧氯丙烷，反应0.5h，用质量浓度为30％的NaOH调节pH为10，加入由60g芦苇碱木质素溶解在pH为10的水溶液中配成的质量浓度为30％的水溶液，升温至70℃，滴加由2g硝酸铈铵、1g过硫酸铵配成的质量溶度为2％的水溶液，反应2h，反应结束即得碱木质素改性聚羧酸系高效水煤浆分散剂。实施例3将120g丙烯醇聚氧乙烯醚、8g苯乙烯磺酸钠、12g甲基丙烯酸溶于水中，配成质量浓度为50％的水溶液，待温度升至80℃，滴加由3g引发剂过硫酸铵配成的质量浓度为2％的水溶液，滴加时间2h，滴加完后继续保温反应2h，调节温度至40℃，加入8g环氧氯丙烷，反应1h，用质量浓度为30％的NaOH调节pH为12，加入由90g竹子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将聚氧乙烯醚类大单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐单体溶于水中，调节温度为50℃～80℃，滴加引发剂的水溶液，共聚反应；(2)调节温度为30℃～50℃，加入环氧氯丙烷，反应0.5～1h；(3)加入碱性调节剂调节pH值为10～12，加入碱木质素溶液，调节反应温度为60℃～80℃，滴加复合引发剂的水溶液，反应1h～3h，反应结束得到碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂；以质量份数计，原料用量如下：所述的聚氧乙烯醚类大单体为聚乙二醇单甲醚、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种或多种；所述的不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、柠檬酸和衣康酸中的一种或多种；所述的不饱和磺酸盐单体为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2‑丙烯酰胺‑2甲基磺酸钠中的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种；所述的复合引发剂是硝酸铈铵/过硫酸铵、硝酸铈铵/过硫酸钾、过硫酸铵/硫代硫酸钠、过硫酸钾/亚硫酸钠或过硫酸钾/亚硫酸氢钠。

【技术特征摘要】
1.一种碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将聚氧乙烯醚类大单体、不饱和羧酸单体、不饱和磺酸盐单体溶于水中，调节温度为50℃～80℃，滴加引发剂的水溶液，共聚反应；(2)调节温度为30℃～50℃，加入环氧氯丙烷，反应0.5～1h；(3)加入碱性调节剂调节pH值为10～12，加入碱木质素溶液，调节反应温度为60℃～80℃，滴加复合引发剂的水溶液，反应1h～3h，反应结束得到碱木质素改性聚羧酸系水煤浆分散剂；以质量份数计，原料用量如下：所述的聚氧乙烯醚类大单体为甲基丙烯醇聚氧乙烯醚、丙烯醇聚氧乙烯醚和甲基丁烯醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述的不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐和衣康酸中的一种或多种；所述的不饱和磺酸盐单体为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学青，易聪华，洪南龙，杨东杰，周明松，李远，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44