一种草浆造纸黑液水煤浆分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种草浆造纸黑液水煤浆分散剂及其制备方法。该水煤浆分散剂配方以质量份数计，包括２０份５０～６０％草浆造纸浓缩黑液、２５～５０份醛类物、２０～６０份羰基化合物、２５～５０份磺化剂。其制备方法是将草浆造纸浓缩黑液、醛类物、羰基化合物、磺化剂通过接枝磺化、缩聚反应制得水煤浆分散剂。本发明专利技术原料来源丰富廉价，生产成本低，制备的水煤浆分散剂具有良好的水溶性和表面活性，在较低的添加量下对水煤浆具有良好的制浆性能，其分散降黏效能远优于木质素磺酸钠，针对不同的煤种达到或超过了萘磺酸盐甲醛缩合物的效能，并且浆体抗剪切性能优，对煤种的适用范围宽，是一种新型高效的绿色水煤浆分散剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水煤浆分散剂，特别是涉及一种草桨造纸黑液高效7jC煤浆分散剂及其制备方法。具体地讲 是以草浆碱法造纸浓縮黑液为原料，在常压下经过接枝磺化、縮聚反应制备出一种高分子量、高磺化度 的黑液水煤桨分散剂。
技术介绍
水煤浆是一种采用物理方法制备的煤基流体燃料，是由一定粒度组成的煤(约60% 70%)、水(约 30% 40%)和少量分散剂制备而成。分散剂是制备高浓度水煤浆的关键，少量的分散剂吸附在煤水界面， 使憎水的煤颗粒在水中分散，使水煤浆具有高浓度、低黏度、良好的流动性和稳定性，具有工业应用价 值。目前，国内外水煤浆分散剂的种类主要有阴离子型和非离子型。常用的阴离子型水煤浆分散剂有-(1)各类取代基萘磺酸盐縮聚物，国内应用较广的萘系NDF产品就 属于此系列，其优点是分散降黏能力强，然而浆体稳定性差，容易析水产生硬沉淀，而且价格偏高。(2) 木质素磺酸盐，主要来源于造纸废液，其最大优点是原料丰富，价格低廉，缺点是原料复杂， 性能不稳定，难以满足生产要求。(3)腐植酸盐系列，其分散降黏能力较好， 但浆体稳定性差，容易产生硬沉积。(4)聚烯烃系列，包括聚苯乙烯磺酸盐、马来酸与各类环戊二烯的聚合物钠盐、 聚二烯磺酸盐、异丁烯和顺丁烯二酸酐聚合物钠盐等。它们一般对低灰水煤浆具有较好的分散稳定作用， 但需要严格控制分子质量及其分布，而且价格高。(5)聚羧酸系列，用不饱和羧酸单体如(甲基)丙烯酸、 马来酸钠盐和其他单体接枝共聚而成，是一种高效的水煤浆分散剂，但价格较高。非离子型水煤浆分散 剂主要有聚氧乙烯和聚氧乙烷系列。这类分散剂主要优点是 不受水质及煤中可溶性物质的影响，并能兼作稳定剂，但价格昂贵，且不易制备高浓度的水煤浆。目前，萘磺酸盐甲醛縮合物与聚苯乙烯磺酸盐是国外应用最为广泛的两类水煤浆分散剂，国内水煤 浆厂主要以萘系、木质素磺酸盐和腐殖酸系分散剂为主。萘系分散剂制浆存在着稳定性差、成本较高的 问题，而其它聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐和非离子分散剂虽高效但价格昂贵，制浆成本高。木质素类水煤 浆分散剂具有广泛的原料来源和低廉的原料成本，应用为主流水煤浆分散剂的前景被广泛看好。目前应 用的木质素类分散剂主要以酸法制桨废液回收的木质素磺酸盐、磺化酸析碱木质素、磺化黑液木质素为主，改性的方法主要是磺化法，增加木质素的亲水性基团。由于木质素具有球形的复杂分子结构，分子 量的分布范围宽，传统工艺磺化制备的木质素磺酸盐存在磺化度较低、分子量低的缺点，并且制备的具 有球形结构的木质素磺酸盐在煤颗粒表面的吸附不牢固，对水煤浆的分散降黏性能不佳。因此，改性技 术的局限性制约了木质素类水煤桨分散剂的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有木质素类水煤浆分散剂磺化度较低、分子量较低、分散降黏性能较差而开 发的一种高效黑液水煤浆分散剂，该分散剂具有较高的磺化度和分子量，在较低的添加量下对水煤浆具有 分散降黏性能优的特点，克服现有木质素类水煤浆分散剂难以制备高浓度水煤浆、适用煤种范围窄的缺 点。本专利技术的目的还在于提供所述造纸黑液水煤浆分散剂的制备方法。本专利技术原理鉴于传统磺化法的缺点，本专利技术提出接枝磺化的新概念，采用草浆造纸黑液为原料， 利用其中木质素分子中含有的酚羟基、苯环、醚键、碳碳双键等高反应活性位与制备的活性磺化剂中间体进行接枝反应，接入亲水链和亲水基团，然后进行縮聚反应，制备的水溶性聚合物具有高磺化度和高 分子量，并且对木质素的球形分子结构也具有一定改变。制浆实验证明制备的黑液水煤浆分散剂对不同 变质程度的煤都具有较好的成浆性能，对于不同煤阶的煤种，其分散降黏性能和浆体稳定性均达到或优 于萘磺酸盐甲醛縮合物。本专利技术的目的是通过以下方法实现的一种草浆造纸黑液水煤浆分散剂，以质量份数计，分散剂的配方如下 黑液 200份醛类物 25 50份羰基化合物 20 60份磺化剂 25 50份所述黑液为草浆造纸浓縮黑液，其固含量质量百分比50 60%; 所述醛类物为甲醛、乙醛、丙醛、乙二醛、戊二醛和聚甲醛中的一种或多种； 所述羰基化合物为尿素、二甲基脲、縮二脲、丙酮、乙酰丙酮、二丙酮醇、乙烯酮、环己酮、苯乙 酮中的一种或多种；所述磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、氨基磺酸、氨基磺酸钠中的中的一 种或多种。一种造纸黑液水煤浆分散剂的制备方法，包括以下步骤及工艺条件(1) 将配方中20% 60% (质量)羰基化合物溶于水得到质量百分比浓度为20 40%的水溶液， 加入到浓縮黑液中，调节pH至10 12，加入配方中20%~50% (质量)醛类物，在75 95'C下进行羟 甲基化反应1 2小时；(2) 配制质量百分比浓度为20 35%的磺化剂溶液，加入配方中剩余羰基化合物，调节pH至9 12,在40 80。C下反应0.5 1小时，加入配方中10% 40% (质量)醛类物，在50 70'C下反应0.5 1小时；(3) 将步骤(1)和步骤(2)反应所得的混合物，调节pH至9 12，滴加配方中剩余醛类物，在 70 95'C下进行縮聚反应2 4小时，反应结束冷却至室温得水煤浆分散剂液体产品，再经干燥即制得 粉状草浆造纸黑液水煤浆分散剂；以质量份数计，分散剂的配方为黑液200份，醛类物25 50份，羰基化合物20 60份，磺化剂 25 50份；所述黑液为草浆造纸浓縮黑液，其固含量质量百分比50 60%;所述醛类物为甲醛、乙醛、 丙醛、乙二醛、戊二醛和聚甲醛中的一种或多种；所述羰基化合物为尿素、二甲基脲、縮二脲、丙酮、 乙酰丙酮、二丙酮醇、乙烯酮、环己酮和苯乙酮中的中的一种或多种；所述磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫 酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、氨基磺酸和氨基磺酸钠中的一种或多种。所述步骤(1)、 (2)和(3)中采用NaOH或H2S04调节pH值。本专利技术除黑液外均按纯含量计。本专利技术与现有技术相比具有如下突出优点和效果1、 本专利技术的生产过程在常压低温下进行，易于操作控制。与萘磺酸盐甲醛縮合物的合成相比，具 有工艺简单、效率高、生产成本低的优点。产品水溶性好、无怪味，无毒，属绿色化学品。本专利技术适用 于工业碱法草浆黑液制备水煤浆分散剂，也可以为工业碱法木浆、竹浆、蔗渣浆黑液制备水煤浆分散剂 提供借鉴。2、 本专利技术的高效水煤浆分散剂适合不同煤阶的煤种制浆，具有优良的分散降黏效能和浆体稳定性， 其合适添加量为干煤基质量的0.3% 1.0%。3、 本专利技术的高效水煤浆分散剂与目前使用的木质素磺酸钠分散剂相比，分散降黏性能有了显著提 高。针对不同的煤种，在相同的添加量下，浆体表观粘度下降了 300 1500mPa's，制浆浓度提高了 3 8个百分点，克服了木质素类水煤浆分散剂难以制备高浓度水煤浆、适用煤种范围窄的缺点。与目前应 用较广的萘系分散剂相比，分散降黏性能较优，稳定性较好。4、 本专利技术的高效水煤浆分散剂以造纸黑液为主要原料，原料来源广，生产工艺简单，价格低廉， 可以作为水煤浆分散剂单独使用，也可以与其他分散剂配合使用。本专利技术的制备方法除了可以应用在草 浆造纸黑液的改性上面外，还可以为工业碱法木浆、竹浆、蔗渣浆黑液的改性提供借鉴。提高了碱法造纸黑液的利用价值，从而增加了工厂对黑液回收利用的积极性，因此，本专利技术具有经济和环保双重效应。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种草浆造纸黑液水煤浆分散剂，其特征在于：以质量份数计，分散剂的配方如下：黑液　２００份　醛类物　２５～５０份　羰基化合物　２０～６０份　磺化剂　２５～５０份　所述黑液为草浆造纸浓缩黑液，其固含量质量百分比５０～６０％；所述醛类物为 甲醛、乙醛、丙醛、乙二醛、戊二醛和聚甲醛中的一种或多种；所述羰基化合物为尿素、二甲基脲、缩二脲、丙酮、乙酰丙酮、二丙酮醇、乙烯酮、环己酮、苯乙酮中的中的一种或多种；所述磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、氨基磺酸和氨基磺酸钠中的一种或多种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学青，周明松，杨东杰，楼宏铭，欧阳新平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]