本发明涉及水煤浆添加剂领域，具体涉及一种茶皂苷丙烯酸聚合物的制备方法及其在水煤浆中的应用。
背景技术：
水煤浆作为一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料，其污染物排放少、安全性高，是一种经济清洁煤技术。在加工过程中需要添加分散剂和稳定剂，使其具良好分散性和流动性，以保证长距离输送的需要。目前水煤浆添加剂有萘系添加剂、木质素磺酸盐添加剂、腐殖酸系添加剂和聚羧酸系添加剂。萘系添加剂毒性大，易产生硬沉淀；木质素磺酸盐和腐殖酸系添加剂分散性能、流动性能较差；聚羧酸系添加剂因合成方法不同，性能差异较大，产品质量不稳定，对不同种类煤的适应性差。
茶皂苷是存在于茶籽或油茶籽中一种主要的五环三萜化合物，具有表面活性，且泡沫细腻、分散性强，是一种性能良好的非离子表面活性剂。但其亲水性好，亲油力弱，直接与疏水性煤炭表面的作用力不强，导致水煤浆体系易沉降。
通过茶皂苷分子结构改造，制备一种与煤炭顺应性良好的水煤浆添加剂的研究未见报道。
技术实现要素：
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种茶皂苷丙烯酸聚合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述茶皂苷丙烯酸聚合物作为水煤浆添加剂的应用。
本发明基于以下原理：
将茶皂苷分子与丙烯酸、丙烯酸磺酸盐、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚连接，形成长链梳状聚合物，其柔性结构可以将煤炭颗粒包裹其中，同时外部多种基团可与体系中水、金属、硅酸盐等结合，形成稳定的厚水膜层，使之在多种体系中均能稳定分散，因此适合于不同种类的煤。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种茶皂苷丙烯酸聚合物的制备方法，在特征在于包括以下步骤：
茶皂苷与其1～3倍质量的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚混合，加入固体物总质量1～5倍的水溶解，再加入总质量0.1～1％过硫酸铵或过硫酸钾混合均匀，40～70℃滴加甲基烯丙醇聚氧乙烯醚10～30％质量的丙烯酸、10～30％质量的丙烯酸磺酸钠和0.02～0.1％质量的巯基乙酸或巯基丙酸混合液，反应时间2～6h。冷至室温后用质量分数20～40％的氢氧化钠或氢氧化钾调节体系ph至6～8，50～70℃真空干燥3～6h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物。
所述的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚优选为平均分子量为1200和2400的聚合物。
上述茶皂苷丙烯酸聚合物的应用，其特征在于：所述茶皂苷丙烯酸聚合物用作水煤浆的分散剂和稳定剂，添加量为0.1～0.5％。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明利用茶皂苷分子结构中的烯键与丙烯酸、丙烯酸磺酸钠、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚中的烯键，通过自由基引发剂引发聚合。这样以共价键形成的分子结构稳定，不致于在酸碱条件下和应用过程中降解。
(2)本发明的茶皂苷丙烯酸聚合物具有良好的分散性和稳定性，适用范围广，适合于不同种类的煤。其本身无毒，可降解，燃烧的主要产物为二氧化碳，不会产生大气污染。
(3)本发明的制备工艺简单，反应条件易控制，可用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
茶皂苷100g与100g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量1200)混合，加入200g水溶解，再加入0.1g过硫酸铵混合均匀，70℃滴加10g丙烯酸、10g丙烯酸磺酸钠和0.02g巯基乙酸混合液，反应时间2h。冷至室温后用质量分数20％的氢氧化钠调节体系ph至6，70℃真空干燥3h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物216g。
实施例2：
茶皂苷100g与300g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量2400)混合，加入2000g水溶解，再加入4g过硫酸钾混合均匀，40℃滴加30g丙烯酸、30g丙烯酸磺酸钠和0.3g巯基丙酸混合液，反应时间6h。冷至室温后用质量分数40％的氢氧化钾调节体系ph至8，70℃真空干燥6h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物462g。
实施例3：
茶皂苷100g与200g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量1200)混合，加入900g水溶解，再加入1.5g过硫酸铵混合均匀，60℃滴加40g丙烯酸、20g丙烯酸磺酸钠和0.1g巯基乙酸混合液，反应时间4h。冷至室温后用质量分数30％的氢氧化钠调节体系ph至7，60℃真空干燥4h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物358g。
实施例4：
茶皂苷100g与150g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量2400)混合，加入1000g水溶解，再加入0.3g过硫酸钾混合均匀，50℃滴加30g丙烯酸、15g丙烯酸磺酸钠和0.15g巯基丙酸混合液，反应时间3h。冷至室温后用质量分数25％的氢氧化钾调节体系ph至6.5，55℃真空干燥4.5h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物294g。
实施例5：
茶皂苷100g与250g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量2400)混合，加入700g水溶解，再加入1.4g过硫酸铵混合均匀，65℃滴加35g丙烯酸、70g丙烯酸磺酸钠和0.15g巯基乙酸混合液，反应时间5h。冷至室温后用质量分数30％的氢氧化钠调节体系ph至7.5，65℃真空干燥3.5h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物450g。
实施例6：
茶皂苷100g与220g甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(平均分子量1200)混合，加入960g水溶解，再加入0.64g过硫酸钾混合均匀，45℃滴加25g丙烯酸、45g丙烯酸磺酸钠和0.11g巯基丙酸混合液，反应时间5.5h。冷至室温后用质量分数25％的氢氧化钾调节体系ph至8，55℃真空干燥4.5h，即得茶皂苷丙烯酸聚合物387g。
实施例7：
实施例1～6制得的茶皂苷丙烯酸聚合物的结构表征
采用nicolet6700型傅里叶红外光谱仪(美国热电公司)测试产物的红外光谱。结果显示：对照茶皂苷红外光谱，实施例1～6制得的茶皂苷丙烯酸聚合物在3400～3450cm-1处出现了一个更大峰，为-oh的伸缩振动峰，这是聚氧乙烯醚与水形成的氢键缔合而形成的；在1640～1730cm-1处有c＝o伸缩振动峰，说明产物分子中含有较多的羧基；在1045～1110cm-1处有吸收峰为磺酸基振动峰。说明合成产物具备羧基、聚氧醚、磺酸等活性基团。
实施例8：
实施例1～6制得的茶皂苷丙烯酸聚合物对水煤浆的分散性和稳定性实验
方法：采用湿法制浆实验：选用陕西彬长长焰煤、弱粘煤、安徽淮北的贫煤，破碎至10mm以下，将煤、水和实施例1～6制得的茶皂苷丙烯酸聚合物按64:35.7：0.3比例一次性加入棒磨机中研磨60min后取样，依据gb/t18856-2008的方法分别测定浆料的表观粘度和48h和7d的动态和静态稳定性。
实验结果：如表1所示，实施例1～6制得的茶皂苷丙烯酸聚合物在添加量为0.3％时，3种煤的水煤浆表观粘度均较市售萘磺酸盐甲醛缩聚物低，表明其流动性更好；其48h、7d动态无沉淀，静态有少量软沉淀，稳定性均优于市售萘磺酸盐甲醛缩聚物，表明该产品性能更优，适应性广。
表1三种水煤浆添加剂的表观粘度和稳定性测试结果
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。