一种纤维素基分散剂及其制备方法和应用、水煤浆技术

本发明专利技术属于助剂技术领域，特别涉及一种纤维素基分散剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的纤维素基分散剂的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素和2‑溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。本发明专利技术首先以羧甲基纤维素和2‑溴异丁酰溴在有机溶剂中酰化合成引发剂，然后以苯乙烯磺酸钠为单体，利用引发剂引发原子转移自由基共聚反应，在羧甲基纤维素上接枝聚苯乙烯磺酸基团，得到具有纤维素骨架和聚苯乙烯磺酸钠侧链的纤维素基分散剂。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素基分散剂及其制备方法和应用、水煤浆
本专利技术属于助剂
，特别涉及一种纤维素基分散剂及其制备方法和应用、水煤浆。
技术介绍
水煤浆是一种煤基清洁流化燃料，通常由60～75wt.％的煤粉，24～39wt.％的水和1wt.％的分散剂组成。目前，水煤浆的分散剂种类包括合成聚合物、天然化合物及天然化合物衍生物。其中，合成聚合物分散剂(例如萘磺酸甲醛缩合物、多元羧酸或磺化丙酮-甲醛)的制备方法通常需要大量化石材料价格高昂，例如，萘磺酸甲醛缩合物的合成通常需要以萘、硫酸和甲醛为主要原料；天然化合物分散剂(例如木质素或羧甲基纤维素)以及天然化合物分散剂衍生物具有来源丰富、成本低廉的优点，但是，天然分散剂分散性能差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纤维素基分散剂及其制备方法，由本专利技术提供的制备方法得到的纤维素基分散剂价格分散性能优良、静态稳定性好。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种纤维素基分散剂的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。优选的，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴的摩尔比为(0.8～1)：(1.2～1.5)。优选的，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中的混合为将2-溴异丁酰溴滴加入羧甲基纤维素的有机溶液中，所述羧甲基纤维素的有机溶液包括羧甲基纤维素和有机溶剂；所述滴加的温度为-5～5℃，所述滴加的速率为5～8mL/min。优选的，所述酰化反应的温度为18～40℃，时间为5～10h。优选的，所述引发剂和苯乙烯磺酸钠的摩尔比为(0.5～0.8)：(2～2.4)。优选的，所述原子转移自由基共聚反应的条件包括：pH值为8～11；温度为50～70℃，时间为7～10h。优选的，所述催化剂为铜催化剂、钴催化剂或镍催化剂。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纤维素基分散剂，所述纤维素基分散剂具有纤维素骨架和聚苯乙烯磺酸钠侧链。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纤维素基分散剂或上述技术方案所述纤维素基分散剂在水煤浆中的应用。本专利技术还提供了一种水煤浆，包括煤粉、水和分散剂，所述分散剂为上述技术方案所述制备方法制备的纤维素基分散剂或上述技术方案所述的纤维素基分散剂。本专利技术提供了一种纤维素基分散剂的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。本专利技术首先以羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中酰化合成引发剂，然后以苯乙烯磺酸钠为单体，利用引发剂引发原子转移自由基共聚反应，在羧甲基纤维素上接枝聚苯乙烯磺酸基团，得到具有纤维素骨架和聚苯乙烯磺酸钠侧链的纤维素基分散剂。在本专利技术中，制备得到的纤维素基分散剂是以纤维素结构为主链，在纤维素结构主链的侧链中引入能够增强煤颗粒静电斥力的阴离子基团磺酸基团，能够更好的吸附到煤颗粒表面，增加煤颗粒表面的电负性，增加静电斥力；酯基侧链分散在水煤浆体系中,与水分子形成氢键结合，有利于增强分散剂的亲水特性，更加有利于浆体的稳定；纤维素结构主链的侧链中单体的芳环结构也能增加空间位阻作用力，使得煤颗粒不容易聚集，分散在水体系中，形成稳定的水煤浆。实施例测试结果显示，本专利技术提供的制备方法得到的纤维素基分散剂黏度优异、静态稳定性好，具有良好的水煤浆分散效果，且可以明显降低水煤浆中分散剂的用量，节省成本。具体实施方式本专利技术提供了一种纤维素基分散剂的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。在本专利技术中，若无特殊说明，所述制备方法中各组分采用本领域技术人员熟知的市售商品。本专利技术将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂。在本专利技术中，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴的摩尔比优选为(0.8～1)：(1.2～1.5)，更优选为(0.85～0.95)：(1.25～1.45)。在本专利技术中，所述有机溶剂优选为氯代甲烷，更优选为CH2Cl2或CHCl3。本专利技术对所述有机溶剂的用量没有特殊限定，以能够和羧甲基纤维素形成均匀的有机溶液为准。在本专利技术中，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中的混合优选为将羧甲基纤维素溶解于有机溶剂中，得到羧甲基纤维素的有机溶液，然后将2-溴异丁酰溴滴加入羧甲基纤维素的有机溶液中。在本专利技术中，所述羧甲基纤维素的有机溶液中羧甲基纤维素的质量百分比浓度优选为1～10％。在本专利技术中，所述滴加的温度优选为-5～5℃，更优选为-4～4℃。在本专利技术中，所述滴加的速率优选为5～8mL/min，更优选为5.5～7.5mL/min。在本专利技术中，所述酰化反应的温度优选为18～40℃，更优选为20～30℃；时间优选为5～10h，更优选为6～9h。在本专利技术中，进行所述酰化反应的反应体系中优选还包括酰化反应催化剂。在本专利技术中，所述酰化反应催化剂优选为三乙胺。在本专利技术中，所述2-溴异丁酰溴和酰化反应催化剂的摩尔比优选为(1.2～1.5)：(0.05～0.1)，更优选为(1.25～1.45)：(0.06～0.09)。所述酰化反应后，本专利技术优选将所得固液混合物进行固液分离，将所得固态物质进行干燥，得到引发剂。本专利技术对所述固液分离没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离即可，具体的，如过滤。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为45～65℃，更优选为50～60℃；时间优选为30～60min，更优选为35min～40min。得到引发剂后，在催化剂存在条件下，本专利技术将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。在本专利技术中，所述催化剂优选为铜催化剂、钴催化剂或镍催化剂。在本专利技术中，所述铜催化剂优选为CuCl、Cu(NO3)2或CuCO3。在本专利技术中，当所述催化剂为铜催化剂时，所述催化剂与混合液的质量比优选为1：(15～20)，更优选为1：(16～19)。在本专利技术中，所述钴催化剂优选为乙酸钴(C4H6O4·Co·4H2O)或磺化钛氰钴((C32H16N8Co(SO3)2)。在本专利技术中，当所述催化剂为钴催化剂时，所述催化剂与混合液的质量比优选为1：(10～15)，更优选为1：(11～14)。在本专利技术中，所述镍催化剂优选为雷尼镍。在本专利技术中，当所述催化剂为镍催化剂时，所述催化剂与混合液的质量比优选为1：(5～8)，更优选为1：(5.5～7.5)。在本专利技术中，所述苯乙烯磺酸钠和催化剂的摩尔比优选为100：(5～20)，更优选为100：(7～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素基分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；/n在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维素基分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中混合进行酰化反应，得到引发剂；
在催化剂存在条件下，将所述引发剂和苯乙烯磺酸钠混合进行原子转移自由基共聚反应，得到所述纤维素基分散剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴的摩尔比为(0.8～1)：(1.2～1.5)。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素和2-溴异丁酰溴在有机溶剂中的混合为将2-溴异丁酰溴滴加入羧甲基纤维素的有机溶液中，所述羧甲基纤维素的有机溶液包括羧甲基纤维素和有机溶剂；所述滴加的温度为-5～5℃，所述滴加的速率为5～8mL/min。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述酰化反应的温度为18～40℃，时间为5～10h...

【专利技术属性】
技术研发人员：任天瑞，张博，贺蓬辉，杨小东，张雷，任云瑞，
申请(专利权)人：文水县是大高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14