本发明
技术领域：
属于表面活性剂及煤沥青资源化利用领域，涉及一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂、制备方法及应用。
背景技术：
：煤沥青是煤焦油蒸馏后的剩余残渣，其产量约占煤焦油总量的50％～60％。开发具有普适性且可大宗利用煤沥青的新方法不仅可以有效解决煤沥青的利用问题，缓解我国能源危机，还可以提高煤炭工业整体的经济效益和社会效益。煤沥青水浆是一种借鉴水煤浆技术将一定粒度级配的煤沥青粉在分散剂作用下分散在水中形成的浆体燃料，具有与水煤浆类似的低成本、低污染、高效率且可管道运输的优点，被认为是煤沥青资源化利用的重要方式之一。在煤沥青水浆制备过程中，需要添加合适的分散剂来改善浆体性能，使其具有较低的粘度、较高的稳定性以及良好的流变性能。分散剂是一种两亲性物质，其疏水端在疏水作用下吸附于煤沥青颗粒表面，亲水端则伸入水中定向排列并在煤沥青表面形成水化膜，改变界面特性，阻止煤沥青颗粒疏水聚集，从而降低煤沥青水浆的粘度，使其具有良好的分散性和稳定性。目前，有关煤沥青水浆分散剂的研究尚存不足，仅仅体现在现有商用分散剂与煤沥青颗粒的相互作用及成浆机制方面，缺乏针对煤沥青颗粒特点有目的设计合成高效的煤沥青水浆分散剂。技术实现要素：本发明针对目前缺乏煤沥青制浆用分散剂的现状，提供了一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂、制备方法及应用，改善了煤沥青本身成浆性较差的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂，对单宁酸分子进行交联，然后接枝阴离子、阳离子官能团及非离子亲水链得到。一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：(1)将质量为50份单宁酸及100～150份蒸馏水加入到三口烧瓶中，升高温度至60～85℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的5％～15％的交联剂滴加到三口烧瓶中，反应5～8小时；(2)取相对于单宁酸质量的8％～15％的阴离子单体、5％～10％的阳离子单体、10％～20％的非离子单体及80％的蒸馏水配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的6％～10％的引发剂溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应3～5小时；最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。所述步骤1中交联剂为1,6-二溴己烷或1,4-二溴丁烷。所述步骤2中阴离子单体为烯丙基磺酸钠或苯乙烯磺酸钠或丙烯酸或衣康酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。所述步骤2中阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵。所述步骤2中非离子单体为烯丙基聚氧乙烯醚700、烯丙基聚氧乙烯醚1000、烯丙基聚氧乙烯醚1200、烯丙基聚氧乙烯醚2400。所述步骤2中引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。根据所述方法制备的两性单宁酸基分散剂可用于制备高浓度煤沥青水浆。本发明的有益效果：本发明所提出的一种两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂，其分子结构以交联后的单宁酸分子为主体，利用自由基接枝共聚反应在其上引入阴离子、阳离子官能团及非离子亲水链。煤沥青表面主要为负电区域，分散剂中的阳离子官能团可与煤沥青表面的相反电荷区域之间形成静电作用，同时单宁酸分子结构与煤沥青表面具有一定相似性，因此分散剂与煤沥青颗粒之间的吸附作用力较强，分散剂可紧密锚固于颗粒表面。分散剂中的非离子亲水链可增大煤沥青颗粒之间的空间位阻，提高分散性和稳定性。此类分散剂的结构特点是以交联后的单宁酸的苯环骨架结构及阳离子官能团为锚固基团，与煤沥青表面的吸附作用力较强，接枝的阴离子官能团和非离子亲水链在提高煤沥青表面电荷的同时增大颗粒间的空间位阻作用。本发明所提出的新型两性单宁酸基分散剂在使用中具有优越的降粘增稳效果，应用前景广阔。采用的原料来源广泛、价格低廉，且分散剂添加量较少，可有效降低煤沥青制浆成本。制备分散剂的方法为交联反应及自由基接枝共聚反应，步骤简单易操作，通过交联单宁酸并接枝阴、阳离子官能团及非离子亲水链，不仅增大了分散剂与煤沥青的结合牢度，而且提高了煤沥青颗粒之间的空间位阻，明显提高浆体品质。具体实施方式下面通过实施例的方式对本发明进一步说明。实施例1：(1)将50g单宁酸和100g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至70℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的10％的(5g)1,6-二溴己烷滴加到三口烧瓶中，反应8小时。(2)取相对于单宁酸质量的8％的(4g)烯丙基磺酸钠、10％的(5g)二甲基二烯丙基氯化铵及10％的(5g)烯丙基聚氧乙烯醚1000配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的6％的(3g)过硫酸钾溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应5小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。实施例2：(1)将50g单宁酸和150g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至60℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的5％的(2.5g)1,6-二溴己烷滴加到三口烧瓶中，反应6小时。(2)取相对于单宁酸质量的15％的(7.5g)丙烯酸、10％的(5g)十八烷基二甲基烯丙基氯化铵及20％的(10g)烯丙基聚氧乙烯醚700配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的6％的(3g)过硫酸钾溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应3小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。实施例3：(1)将50g单宁酸和100g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至85℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的5％的(2.5g)1,4-二溴丁烷滴加到三口烧瓶中，反应8小时。(2)取相对于单宁酸质量的8％的(4g)苯乙烯磺酸钠、5％的(2.5g)甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及10％的(5g)烯丙基聚氧乙烯醚1200配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的10％的(5g)过硫酸铵溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应3小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。实施例4：(1)将50g单宁酸和150g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至80℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的15％的(7.5g)1,4-二溴丁烷滴加到三口烧瓶中，反应5小时。(2)取相对于单宁酸质量的15％的(7.5g)苯乙烯磺酸钠、5％的(2.5g)甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及10％的(5g)烯丙基聚氧乙烯醚2400配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的6％的(3g)过硫酸铵溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应5小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。实施例5：(1)将50g单宁酸和100g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至85℃，调节ph为11。将相对于单宁酸质量的10％的(5g)1,6-二溴己烷滴加到三口烧瓶中，反应8小时。(2)取相对于单宁酸质量的15％的(7.5g)烯丙基磺酸钠、10％的(5g)甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及15％的(7.5g)烯丙基聚氧乙烯醚1200配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的10％的(5g)过硫酸钾溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应5小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。对照例：(1)将50g单宁酸和100g蒸馏水加入到装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，升高温度至85℃，搅拌溶解。(2)取相对于单宁酸质量的15％的(7.5g)烯丙基磺酸钠、10％的(5g)甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及15％的(7.5g)烯丙基聚氧乙烯醚1200配置成混合单体溶液，将混合单体溶液及相对于单宁酸质量的10％的(5g)过硫酸钾溶液分别滴加到三口烧瓶中，搅拌反应5小时，最后经抽滤、浓缩、洗涤、干燥得到两性单宁酸基煤沥青水浆分散剂。应用效果比较：将制备的两性单宁酸基分散剂应用于高温煤沥青制浆。将煤沥青经破碎、研磨、级配成一定粒度分布的煤样，即0.840～0.420mm占8％、0.420～0.124mm占42％、0.124～0.074mm占7％、0.074～0.063mm占8％、0.063mm以下占35％。固定煤沥青水浆的煤沥青含量为52wt.％，分散剂添加量为0.3wt.％(煤沥青基)。采用nxs-4c水煤浆粘度计测量浆体在100s-1剪切速率下的粘度，并观察其流动性。将浆体密封放置于100ml量筒中，测定浆体在3天后的穿透率、析水率及有无沉淀。一般浆体的穿透率越高、析水率越低，表明浆体的稳定性越好。测定结果见表1。表1各实施例产品的成浆性能产品粘度流动性穿透率析水率沉淀情况实施例1584mpa·s良好78.8％5.10％轻微软沉淀实施例2622mpa·s良好79.4％4.87％轻微软沉淀实施例3647mpa·s良好82.7％4.66％轻微软沉淀实施例4626mpa·s良好86.1％5.56％轻微软沉淀实施例5542mpa·s良好81.9％4.74％轻微软沉淀对照例726mpa·s一般72.2％6.75％轻微硬沉淀可以看出，上述实施例在各个性能方面均优于对照例，说明交联单宁酸分子再进行接枝对于直接采用单宁酸接枝具有明显优势。注意，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。当前第1页12