一种两性超支化聚羧酸分散剂及其制备方法和在低阶煤水煤浆中的应用技术

本发明专利技术公开了一种两性超支化聚羧酸分散剂及其制备方法和在低阶煤水煤浆中的应用，属于分散剂技术领域，利用正丙醇胺与氯代甲氧基聚乙二醇发生亲核取代反应生成超支化结构，再利用丙烯酰氯引入碳碳双键获得超支化聚氧乙烯醚单体，赋予单体更大的空间位阻效应；最后将其与含阴离子单体和含阳离子单体通过自由基聚合得到两性超支化聚羧酸分散剂

【技术实现步骤摘要】
一种两性超支化聚羧酸分散剂及其制备方法和在低阶煤水煤浆中的应用


[0001]本专利技术属于分散剂
，具体涉及一种两性超支化聚羧酸分散剂及其制备方法和在低阶煤水煤浆中的应用
。

技术介绍

[0002]水煤浆是
20
世纪
80
年代发展起来的一种高效
、
低污染的煤基液体燃料，它既具有煤的原有特性，又具有油的流动性和稳定性
。
中国低阶煤储量和产量的比例均在
55
％以上
。
低阶煤的使用对当前的能源需求至关重要
。
由低阶煤制备低阶煤水煤浆是一项符合中国国情的洁净煤技术
。
此外，低阶煤价格便宜，通过低阶煤制备水煤浆可以降低水煤浆的生产成本
。
然而，由于低阶煤固有的高水分
、
高挥发分和高孔隙率，导致其很难制备高浓度的水煤浆
。
因此，需要在制浆过程中加入分散剂
。
[0003]分散剂是一种两亲性物质，可通过吸附改善煤表面性质及界面结构，增加煤粒间静电斥力及位阻作用能，阻止煤粒聚集及水分吸附，从而降低水煤浆粘度，使其具有良好的分散性和稳定性
。
以生物质
(
木质素磺酸钠
、
腐殖酸
、
淀粉等
)
为原料制备的分散剂在高阶煤制浆方面表现良好，但对低阶煤的制浆效果不理想
。
聚羧酸分散剂是一类具有特殊结构的表面活性剂，它一般是由一条疏水性的骨架碳链和多个亲水性侧链组成，具有多分枝结构或“梳型”结构，具有分子量可控及官能团分布可调等优点，被广泛应用于水煤浆领域
。
然而，常规聚羧酸分散剂的侧链均为单链，不利于提高空间位阻
。
[0004]针对现有的聚羧酸分散剂在制浆时存在空间位阻弱造成浆体稳定性差的技术问题，急需制备出一种高性能低阶煤水煤浆，迫切需要研发具有更大空间位阻的聚羧酸分散剂以改善低阶煤的成浆性能，这仍然是当前煤化工行业急需解决的重要问题
。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种两性超支化聚羧酸分散剂及其制备方法和在低阶煤水煤浆中的应用，以解决对现有聚羧酸分散剂在制浆时存在空间位阻弱造成浆体稳定性差的技术问题
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：将氯代甲氧基聚乙二醇
、
碘化钾和乙腈混合均匀，加入无水碳酸钾，再加入正丙醇胺，升温反应并降温后，经抽滤
、
旋蒸，得到中间体Ⅰ；
[0009]S2
：将乙腈和步骤
S1
得到的中间体Ⅰ混合均匀，加入无水碳酸钾，再加入丙烯酰氯和乙腈的混合液，反应结束后，经抽滤
、
旋蒸，得到中间体Ⅱ；
[0010]S3
：将含有磺酸基团的烯类单体和蒸馏水混合均匀，加入含有两性离子基团的烯类单体和步骤
S2
得到的中间体Ⅱ，然后加入引发剂，反应结束冷却至室温，调节
pH
值至中性，经透析
、
冷冻干燥，得到两性超支化聚羧酸分散剂
。
[0011]优选地，步骤
S3
中，含有两性离子基团的烯类单体：中间体Ⅱ：含有磺酸基团的烯类单体的质量比为5：
(10
～
20)
：
(75
～
85)
；引发剂用量为上述物质总质量的2％～4％
。
[0012]优选地，步骤
S3
中，反应条件为
65
～
75℃
反应8～
12h。
[0013]优选地，步骤
S3
中，含有磺酸基团的烯类单体为2‑
丙烯酰胺
‑2甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠；含有两性离子基团的烯类单体为甲基丙烯酰氯酰氧乙基三甲基氯化铵或3‑
[2
‑
(
甲基丙烯酰氧基
)
乙基
]二甲基氨
‑
丙烷
‑1‑
磺酸酯；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾
。
[0014]优选地，步骤
S1
中，氯代甲氧基聚乙二醇：正丙醇胺：碘化钾的摩尔比为1：
(0.4
～
0.6)
：
(0.04
～
0.06)
；乙腈：其余所有物质的质量比为
(1
～
1.5)
：
1。
[0015]优选地，步骤
S1
中，氯代甲氧基聚乙二醇的分子量范围为
500
～
2000
；正丙醇胺的加入条件为
25℃
及
N2保护下加入；升温反应的条件为：黑暗条件下
80
～
90℃
反应
20
～
24h。
[0016]优选地，步骤
S2
中，中间体Ⅰ：丙烯酰氯的摩尔比为1：
(1.2
～
1.5)
，中间体Ⅰ：乙腈的质量比为1：
(1
～
1.5)
；丙烯酰氯和乙腈的混合液中，丙烯酰氯：乙腈的质量比为1：
(1.5
～
2.5)。
[0017]优选地，步骤
S2
中，丙烯酰氯和乙腈的混合液加入条件为：在冰浴
、
黑暗以及
N2保护下控制加入时间为
30
～
40min
；反应条件为：黑暗以及
N2保护下，以
0℃
反应
20
～
24h。
[0018]本专利技术还公开了上述制备方法制得的两性超支化聚羧酸分散剂
。
[0019]本专利技术还公开了上述两性超支化聚羧酸分散剂在低阶煤水煤浆中的应用
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开了一种两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，先利用正丙醇胺与氯代甲氧基聚乙二醇发生亲核取代反应生成超支化结构，再利用丙烯酰氯引入碳碳双键获得超支化聚氧乙烯醚单体，赋予单体更大的空间位阻效应；最后将其与含阴离子单体和含阳离子单体通过自由基聚合制备得到两性超支化聚羧酸分散剂
。
本专利技术通过选择不同聚合度的氯代甲氧基聚乙二醇制备不同链长的超支化侧链，超支化侧链结构可以产生更强的空间位阻作用；另外，由于低阶煤表面有部分负电荷存在，本专利技术通过引入带阳离子官能团的单体，进一步加强了分散剂与低阶煤之间的静电相互作用，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：将氯代甲氧基聚乙二醇
、
碘化钾和乙腈混合均匀，加入无水碳酸钾，再加入正丙醇胺，升温反应并降温后，经抽滤
、
旋蒸，得到中间体Ⅰ；
S2
：将乙腈和步骤
S1
得到的中间体Ⅰ混合均匀，加入无水碳酸钾，再加入丙烯酰氯和乙腈的混合液，反应结束后，经抽滤
、
旋蒸，得到中间体Ⅱ；
S3
：将含有磺酸基团的烯类单体和蒸馏水混合均匀，加入含有两性离子基团的烯类单体和步骤
S2
得到的中间体Ⅱ，然后加入引发剂，反应结束冷却至室温，调节
pH
值至中性，经透析
、
冷冻干燥，得到两性超支化聚羧酸分散剂
。2.
根据权利要求1所述的两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，其特征在于，步骤
S3
中，含有两性离子基团的烯类单体：中间体Ⅱ：含有磺酸基团的烯类单体的质量比为5：
(10
～
20)
：
(75
～
85)
；引发剂用量为上述物质总质量的2％～4％
。3.
根据权利要求1所述的两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，其特征在于，步骤
S3
中，反应条件为
65
～
75℃
反应8～
12h。4.
根据权利要求1所述的两性超支化聚羧酸分散剂的制备方法，其特征在于，步骤
S3
中，含有磺酸基团的烯类单体为2‑
丙烯酰胺
‑2甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠；含有两性离子基团的烯类单体为甲基丙烯酰氯酰氧乙基三甲基氯化铵或3‑
[2
‑
(
甲基丙烯酰氧基
)
乙基
]
二甲基氨
‑
丙烷
‑1‑
磺酸酯；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张康，黄富林，张艺璇，王晨，杨晓武，代方方，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：