CN108822906A - 一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法，其步骤如下：(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到155℃～175℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；(2)接着往反应釜中加入含磷的酸单体、含有不饱和烯键的含吡啶环单体和水，调整温度到110℃～130℃，再加入引发剂，继续反应3～6小时；(3)最后，加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。

Description

一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，特别涉及一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法。
背景技术
水煤浆，英文coal water slurry(CWS)，在一些文献中也有被称作coal watermixture或coal water fuels。它是一种高浓度煤水混合物，作为一种煤基代油洁净燃料，具有低污染、便于泵送、雾化和燃烧等特点，是洁净煤技术中的一个重要组成部分。水煤浆通过一定的加工工艺，将一定粒度分布的煤粒分散于水中而制成的一种浆状粗颗粒悬浮体系，其中煤约占60～70％，约1％的添加剂，余下的为水，而组成的一种具有一定稳定性、流动性、触变性的固液分散体系。
煤为疏水性物质，且煤浆中的煤粒很细，具有很大的比表面积，容易自发地聚结，因而煤粒与水不能密切结合成为一种浆体，很容易产生煤水分离。水煤浆添加剂在水煤浆制备中对煤浆的分散性、稳定性及流变性等具有关键性作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂及其制备方法，该改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂能更好提高水煤浆的成浆浓度和稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，主要由下述质量分数配比的原料组分制成：
所述含磷的酸单体为丙烯酸-2-磷酸乙酯、丙烯酸-2-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸乙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述含有不饱和烯键的含吡啶环单体为2—乙烯基吡啶、3—乙烯基吡啶、4—乙烯基吡啶、2—甲基—5—乙烯基吡啶、3—乙基—4—乙烯基吡啶、2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或几种的混合物。
所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到155℃～175℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
(2)接着往反应釜中加入含磷的酸单体、含有不饱和烯键的含吡啶环单体和水，调整温度到110℃～130℃，再加入引发剂，继续反应3～6小时；
(3)最后，加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：
1、以废旧聚苯乙烯泡沫作为起始原料，通过对其改性，从而引入磺酸基团、羧基、吡啶等基团，使制备的改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂能适应更多的煤种，制备的水煤浆具有稳定性好，流动性优良的特点。
2、该产品无毒无害，使用不受季节和区域限制，便于运输和储存；
该产品生产工艺简单、条件温和，生产过程加料、条件都容易控制，整个工艺过程无“三废”排出，是一种绿色环保型、无污染清洁化生产工艺。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步详细阐述。
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
所述含磷的酸单体为丙烯酸-2-磷酸乙酯、丙烯酸-2-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸乙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述含有不饱和烯键的含吡啶环单体为2—乙烯基吡啶、3—乙烯基吡啶、4—乙烯基吡啶、2—甲基—5—乙烯基吡啶、3—乙基—4—乙烯基吡啶、2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或几种的混合物。
所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到155℃～175℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
(2)接着往反应釜中加入含磷的酸单体、含有不饱和烯键的含吡啶环单体和水，调整温度到110℃～130℃，再加入引发剂，继续反应3～6小时；
(3)最后，加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
下面以具体的实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将11份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到158℃后再开启搅拌，并加入11份硫酸，反应3.5小时；
(2)接着往反应釜中加入6份丙烯酸-2-磷酸乙酯、2份2—乙烯基吡啶和58.9份水，调整温度到115℃，再加入0.1份过硫酸钠，继续反应3.5小时；
(3)最后，加入11份氢氧化钠，保持温度继续反应1.5小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
实施例2
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将24份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到162℃后再开启搅拌，并加入14份硫酸，反应4小时；
(2)接着往反应釜中加入8份丙烯酸-2-磷酸丙酯、3.5份3—乙烯基吡啶和37.2份水，调整温度到118℃，再加入0.3份过硫酸钾，继续反应4小时；
(3)最后，加入13份醋酸钾，保持温度继续反应2小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
实施例3
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将16份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到166℃后再开启搅拌，并加入24份硫酸，反应4.5小时；
(2)接着往反应釜中加入10份丙烯酸-3-磷酸丙酯、5份4—乙烯基吡啶和30.5份水，调整温度到122℃，再加入0.5份过硫酸钾，继续反应4.5小时；
(3)最后，加入14份氢氧化钾，保持温度继续反应2小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
实施例4
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将19份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到169℃后再开启搅拌，并加入20份硫酸，反应4小时；
(2)接着往反应釜中加入12份丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯、6.5份2—甲基—5—乙烯基吡啶和25.9份水，调整温度到123℃，再加入0.6份过硫酸铵，继续反应5.2小时；
(3)最后，加入16份碳酸钠，保持温度继续反应2.6小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
实施例5
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
其中，含有不饱和烯键的含吡啶环单体采用3—乙基—4—乙烯基吡啶和2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶的混合物，且3—乙基—4—乙烯基吡啶和2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶的质量比为1:3，即，3—乙基—4—乙烯基吡啶和2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶的用量分别为2份和6份。
碱性调节剂采用氢氧化钠和醋酸钾的混合物，且氢氧化钠和醋酸钾的质量比为8:9，即，氢氧化钠和醋酸钾的用量分别为8份和9份。
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将22份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到170℃后再开启搅拌，并加入21份硫酸，反应5.8小时；
(2)接着往反应釜中加入13份甲基丙烯酸-2-磷酸丙酯、2份3—乙基—4—乙烯基吡啶、6份2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶和18.2份水，调整温度到112℃，再加入0.8份过硫酸铵，继续反应5.5小时；
(3)最后，加入8份氢氧化钠和9份醋酸钾，保持温度继续反应2.8小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
实施例6
本发明的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，由下述质量分数配比的原料组分制成：
其中，引发剂采用过硫酸钠和过硫酸钾的混合物，且过硫酸钠和过硫酸钾的质量比为1:1，即，过硫酸钠和过硫酸钾的用量均为0.45份。
本发明一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将13份废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到160℃后再开启搅拌，并加入17份硫酸，反应5小时；
(2)接着往反应釜中加入14份甲基丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯、9.5份2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶和26.6份水，调整温度到115℃，再加入0.45份过硫酸钠和0.45份过硫酸钾，继续反应3.2小时；
(3)最后，加入19份醋酸钠，保持温度继续反应1.5小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
以下为使用本发明的改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂和市售的添加剂进行的成浆试验。
表1本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为易成浆的贫瘦煤。
表2本发明实施例1～6制备的产品与市售的煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为一般性弱粘煤。
表3本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
备注：煤种为难成浆的长焰煤。
表4本发明实施例1～6制备的产品与市售的水煤浆添加剂的性能对比表
类型 添加剂 浓度％ 粘度mPa·s 浆体结构(静态) 3天
市售 1％ 59.5 1165 少量析水，软沉淀 形成硬块
实施例1 1％ 59.6 1020 少量水，无沉淀 较多析水，软沉淀
实施例2 1％ 60.0 1070 无析水，无沉淀 较多析水，软沉淀
实施例3 1％ 59.7 1045 无析水，无沉淀 较多析水，硬沉淀
实施例4 1％ 59.8 1040 少量水，无沉淀 较多析水，软沉淀
实施例5 1％ 60.0 1030 少量水，无沉淀 较多析水，软沉淀
实施例6 1％ 59.9 1050 无析水，无沉淀 较多析水，硬沉淀
备注：煤种为极难成浆的褐煤。
从上表可知，本发明实施例1～6制备的水煤浆添加剂性能良好，能满足工业生产的需求，具有良好的分散性和广泛的适应性等优点，是一种较好的水煤浆添加剂。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (6)

1.一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂，其特征在于：主要由下述质量分数配比的原料组分制成：
2.一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
(1)往反应釜中加入将废旧聚苯乙烯泡沫，加热升温，待温度升到155℃～175℃后再开启搅拌，并加入硫酸，反应3～6小时；
(2)接着往反应釜中加入含磷的酸单体、含有不饱和烯键的含吡啶环单体和水，调整温度到110℃～130℃，再加入引发剂，继续反应3～6小时；
(3)最后，加入碱性调节剂，保持温度继续反应1～3小时后降温出料，即得所述改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述含磷的酸单体为丙烯酸-2-磷酸乙酯、丙烯酸-2-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸丙酯、丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸乙酯、甲基丙烯酸-2-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸丙酯、甲基丙烯酸-3-磷酸基-2-羟丙酯中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述含有不饱和烯键的含吡啶环单体为2—乙烯基吡啶、3—乙烯基吡啶、4—乙烯基吡啶、2—甲基—5—乙烯基吡啶、3—乙基—4—乙烯基吡啶、2，3—二甲基—5—乙烯基吡啶中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
6.据权利要求2所述的一种改性废旧聚苯乙烯泡沫水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于：所述碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。
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