CN115678625A - 一种改性窄分布水煤浆分散剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种改性窄分布水煤浆分散剂及其制备方法和应用。所述改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法包括:将磺化剂溶于水形成溶液,再将甲醛和有机溶剂分批加入该溶液中,之后加热反应,获得改性窄分布水煤浆分散剂,其重均分子量>10,000Da、多分散系数<1.60。本发明的改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法具有原料廉价易得、溶剂环境友好、反应条件温和、合成工艺简单等优点,并且本发明的改性窄分布水煤浆分散剂在用于低变质程度煤成浆时,能有效提升成浆浓度,改善成浆稳定性。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域和化工领域,具体涉及一种改性窄分布水煤浆分散剂及其制备方法和应用。
背景技术
由于煤粒表面带有负电基团,通过测试发现其接触角为40°<θ<90°属于疏水性矿物。在水煤浆制浆过程中,煤粒平均粒径小于50mm,具有很大的界面自由能,处于一种热力学不稳定体系,极易发生团聚,煤粒也会将水包裹在煤粒之间的缝隙里,使得体系的粘度增高,流动性变差。为了降低煤水界面张力,使煤均匀地分散在水中,并保持浆体具有良好的流动性和稳定性,因而一般使用非离子型和阴离子型分散剂。非离子型分散剂虽然具有良好的分散效果,但是价格昂贵,不适合大规模生产利用。阴离子型价格相对便宜,是制浆工业近年来的研究热点。阴离子型分散剂的分子结构主要包含长链(烷烃、脂肪族和芳香族等)的疏水基和侧链的亲水基团(磺酸盐、羧酸盐和磷酸酯盐等),即两亲的表面活性剂。
磺化丙酮甲醛缩聚物(SulphonatedAcetone-Formaldehyde,SAF)是一种脂肪族磺酸盐缩聚物,是阴离子型分散剂的一个新分支。自1990s研发,一般使用价格便宜,简单易得的磺酸盐、甲醛和丙酮等作为原料,生产工艺简单,因而被广泛用于水泥高效减水剂或水煤浆成浆。
一般认为,在同系物的溶液中,欲使表面张力降低的一样多,所需溶液的浓度因子每增加一个亚甲基而减少为原来的三分之一。对于同一添加剂而言,分子量大的优于小分子的应用效果。而缩聚物的分子量是一个平均值,这种分子量的不均一性,称为多分散性。多分散性通常采用多分散系数α来表征,多分散系数是重均分子量Mw与数均分子量Mn的比值。多分散系数α越小,说明缩聚物的分子量分布越集中;反之,分布不均匀。缩聚物的分子量作为研究缩聚物结构中的一个重要参数,对使用性能也有着很大的影响。
此外,相较于其他煤种,低变质程度煤(如:长焰煤、气煤)不仅煤质不稳定,而且成浆浓度低、稳定性差,对分散剂的要求更加苛刻。但迄今未见有分散剂能满足这些需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种改性窄分布水煤浆分散剂及其制备方法和应用,以克服现有技术中存在的不足。
为实现前述发明目的,本发明实施例采用的技术方案包括:
本发明实施例提供了一种改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法,包括:
(1)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛和有机溶剂,至磺化剂与甲醛的摩尔比为1∶10.8~1∶53.8,获得混合反应物;
(2)将混合反应物加热至86~100℃进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂。
进一步地,所述的制备方法,具体包括:将磺化剂溶于温度为15~65℃的水中形成所述磺化剂的水溶液。
更进一步地,所述磺化剂的水溶液所含磺化剂与水的质量比为1∶4.3~1∶15.2。
更进一步地,所述磺化剂与有机溶剂的摩尔比为1∶0.4~1∶9.6。
进一步地,所述的制备方法,步骤(1)包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,从而形成所述的混合反应物。
更进一步地,步骤a)、步骤b)、步骤c)中所用甲醛分别占所述缩聚反应所需甲醛总质量的0~40%、0~80%、20%~100%。
更进一步地,步骤(1)具体包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物,且控制加入时间在50min以内;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内,从而形成所述的混合反应物。
进一步地,步骤(2)具体包括:将混合反应物加热至86~100℃并持续搅拌进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述缩聚反应的时间为3.5~8.5h;优选的,其中采用的搅拌速度为300~600rpm。
本发明实施例还提供了一种上述方法制备的改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述改性窄分布水煤浆分散剂的重均分子量>10,000Da,多分散系数<1.60。
本发明实施例还提供了所述改性窄分布水煤浆分散剂在制备低变质程度煤水煤浆中的应用。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法,通过调节单体配比、投料时间和投料顺序实现了对分子量的可控,且具有原料廉价易得、溶剂环境友好、反应条件温和、合成工艺简单等特点。
(2)本发明改性窄分布水煤浆分散剂,相对分子质量大(重均分子量Mw>10,000Da)且多分散系数α<1.60,且用于低变质程度煤成浆时,相比于现有分散剂(如商用分散剂SAF)的成浆浓度至少提高1%。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例1和实施例2制备的改性窄分布水煤浆分散剂的傅里叶红外光谱分析(FT-IR)图。
图2是本申请实施例1和实施例2制备的改性窄分布水煤浆分散剂的凝胶色谱分析(GPC)分布图。
图3是本申请实施例3制备的系列改性窄分布水煤浆分散剂的凝胶色谱分析(GPC)分布图。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例;然而,应理解,所揭示的实施例仅具本发明的示范性,本发明可以各种形式来体现。因此,本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性,而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
鉴于现有技术的不足,本案发明人经长期研究和大量实践,得以提出本发明的技术方案,其主要是针对现有磺化丙酮甲醛缩聚物(SAF)用于低变质程度煤制浆实验存在的缺陷,通过研制一种改性窄分布水煤浆分散剂(如下简称Nd-SAF)及其制备方法,可以使煤粒均匀地分散在水中形成均匀而稳定的浆体,各项性能均优于商用SAF。如下将对该技术方案、其实施过程及原理作进一步的解释说明。
本发明通过调节单体配比、投料时间和投料顺序实现了对分子量的可控,实施过程中,如果加入的磺化剂和去离子水的质量比为1∶4.2时,将使得反应产物有凝胶产生;磺化剂需完全溶解在去离子水中,且磺化剂的使用增加了添加剂中的亲水基团;如果甲醛量不足将影响反应产率,如果甲醛量过高使反应残余,会增加产物的提纯难度,使产物分子量分布不均;如果加入溶剂过慢,将使得反应产物有凝胶产生,不利于产物的回收,尤其在工业生产中;加入过快将使得甲醛来不及反应就已经自聚。
本发明实施例的一个方面提供了一种改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法,包括:
(1)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛和有机溶剂,至磺化剂与甲醛的摩尔比为1∶10.8~1∶53.8,获得混合反应物;
(2)将混合反应物加热至86~100℃进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂。
在一些优选的实施例中,所述的制备方法,具体包括:将磺化剂溶于温度为15~65℃的水中形成所述磺化剂的水溶液。
在一些更为优选的实施例中,所述磺化剂的水溶液所含磺化剂与水的质量比为1∶4.3~1∶15.2。
在一些更为优选的实施例中,所述磺化剂与有机溶剂的摩尔比为1∶0.4~1∶9.6。
在一些更为优选的实施例中,所述有机溶剂包括丙酮,但不局限于此。
在一些优选的实施例中,步骤(1)包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,从而形成所述的混合反应物。
在一些优选的实施例中,步骤(1)具体包括:
a)将甲醛水溶液缓慢滴加入磺化剂的水溶液;
b)将甲醛水溶液与有机溶剂的混合物缓慢滴加入步骤a)所获混合物中;
c)将甲醛水溶液缓慢滴加入步骤b)所获混合物中,从而形成所述的混合反应物。
在一些优选的实施例中,步骤a)、步骤b)、步骤c)中所用甲醛分别占所述缩聚反应所需甲醛总质量的0~40%、0~80%、20%~100%。
在一些更为优选的实施例中,步骤(1)具体包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物,且控制加入时间在50min以内;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内,从而形成所述的混合反应物。
在一些更为优选的实施例中,步骤(2)具体包括:将混合反应物加热至86~100℃并持续搅拌进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述缩聚反应的时间为3.5~8.5h;优选的,其中采用的搅拌速度为300~600rpm。
在一些优选实施例中,所述磺化剂可以包括C10H7SO3Na、Na2SO3、NaHSO3、NH2SO3H、Na2S2O3、Na2S2O5、KHS2O5等中的一种或两种以上的组合,但不局限于此。
在一些优选实施例中,所述有机溶剂可以包括丙酮、环己酮、苯酚、脲、丙烯酸等中的一种或两种以上的组合,但不局限于此。
本发明实施例的另一方面提供了由所述方法制备的改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述改性窄分布水煤浆分散剂的重均分子量>10,000Da,多分散系数<1.60。
在一些优选实施例中,所述改性窄分布水煤浆分散剂的固含量为10%~50%。
本发明实施例的另一个方面还提供了所述的改性窄分布水煤浆分散剂于低变质程度煤制浆试验中的应用。
在一些优选实施例中,所述低变质程度煤可以包括长焰煤或气煤,但不局限于此。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。任何个体或团体在本发明的启示下或将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。实施例中未注明具体实验仪器、步骤或条件,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行,所用煤样为市场采购的低变质程度煤①、②,所用分散剂为商用的SAF,所用的甲醛水溶液的浓度为37%。
实施例1
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g 15℃去离子水加入到15.0gNaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照8.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、44.5g甲醛水溶液和18.0g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、35.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约500rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应5.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF,定义为样品1。
用样品1做低变质程度煤制浆试验,所得结果如表1所示。
实施例2
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g 15℃去离子水加入到15.0gNaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照10.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、54.5g甲醛水溶液和18.0g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、43.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约500rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应5.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF,定义为样品2。
用样品2做低变质程度煤制浆试验,所得结果如表1所示。
表1
水煤浆流动特性:A(流动连续,平滑不间断)、B(流动较连续,流体表面不光滑)、C(借助外力才能流动)、D(泥状不成浆,不能流动)四个等级。
相比于性能较优的商用分散剂SAF,本发明合成的Nd-SAF用于低变质程度煤制浆试验,成浆浓度提升更大。
如图1为本发明合成的样品1与样品2的傅里叶红外光谱分析(FT-IR)图。位于3449cm-1处的吸收峰是-OH的伸缩振动峰;2928cm-1附近的峰是-CH2伸缩振动峰;位于1706cm-1附近的吸收峰是C=O,1645cm-1是C=C键的伸缩振动峰;1193cm-1是-S=O键的伸缩振动峰。
如图2为本发明合成的窄分布的样品1与样品2的凝胶色谱分析(GPC)分布图。如图所示,GPC分布图主要集中在10~14min的保留时间内,呈现一种窄分布的形式,说明其完全转化成了大分子量的产物。如图2所示,保留时间在11.44min时,重均分子量Mw为47,749Da;保留时间在12.13min时,重均分子量Mw为22,632Da。
实施例3
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g40℃去离子水加入到15.0gNaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照12.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、72.2g甲醛水溶液和40.6g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、50.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约450rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至93℃并继续搅拌反应6h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例4
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将18.0g 65℃去离子水加入到4.1gNaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照6.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、15.7g甲醛水溶液和3.3g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、22.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约300rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至100℃并继续搅拌反应3.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例5
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将228.0g 15℃去离子水加入到15.0gNaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照22.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、117.5g甲醛水溶液和77.9g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、85.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约600rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应8.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例6
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g 15℃去离子水加入到15.0gKHS2O5中制得磺化剂水溶液;
(2)按照10.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、54.5g甲醛水溶液和18.0g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、43.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约500rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应5.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例7
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g 40℃去离子水加入到15.0gKHS2O5中制得磺化剂水溶液;
(2)按照8.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、50.5g甲醛水溶液和26.7g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、36.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约450rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至93℃并继续搅拌反应6h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例8
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将18.0g 65℃去离子水加入到4.1gKHS2O5中制得磺化剂水溶液;
(2)按照4.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、11.6g甲醛水溶液和2.3g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、15.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约300rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至100℃并继续搅拌反应3.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例9
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将228.0g 15℃去离子水加入到15.0gKHS2O5中制得磺化剂水溶液;
(2)按照16.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、78.4g甲醛水溶液和55.1g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、64.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约600rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应8.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF。
实施例10
一种改性窄分布水煤浆分散剂(Nd-SAF)添加剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将120.0g 15℃去离子水加入到8.0g(10.0g、12.0g、14.0g和16.0g)NaHSO3中制得磺化剂水溶液;
(2)按照12.9g甲醛水溶液(滴加时间约40min)、64.5g甲醛水溶液和18.0g丙酮的混合溶液(滴加时间约50min)、51.6g甲醛水溶液(滴加时间约50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,并伴以持续搅拌,搅拌速度约500rpm,得亮红色的混合溶液;
(3)滴加完毕后,将所获亮红色的混合溶液加热至86℃并继续搅拌反应5.5h;反应结束后,自然冷却至室温,所得暗红色粘稠状液体即为目标产品Nd-SAF,分别定义为样品3、样品4、样品5、样品6和样品7。
分别用样品3、样品4、样品5、样品6和样品7做低变质程度煤①、②制浆试验,所得结果如表2所示。
表2
相比于性能较优的商用分散剂SAF,本发明合成的Nd-SAF用于低变质程度煤制浆试验,成浆浓度提升更大。此外,对低变质程度煤而言,低磺化度和高分子量的添加剂成浆性能更好。
如图3所示,样品3的保留时间在11.15min时,峰位分子量Mp为184,397Da;样品4的保留时间在11.17min时,峰位分子量Mp为169,010Da;样品5的保留时间在11.18min时,峰位分子量Mp为161,084Da;样品6的保留时间在11.30min时,峰位分子量Mp为107,342Da;样品7的保留时间在11.98min时,峰位分子量Mp为15,445Da。当固定其它参量,使磺化剂不断增加时合成缩聚物的峰位分子量Mp呈现一个下降的趋势。通过这个规律,可以对Nd-SAF的分子量进行有效地控制。
对比例1
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中是将89.0g甲醛水溶液和18.0g丙酮的混合溶液一起加入到磺化剂水溶液中。
对比例2
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中是按照4.9g甲醛水溶液(40min)、20.5g甲醛水溶液和3.2g丙酮的混合溶液(50min)、15.6g甲醛水溶液(50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,得混合溶液。
对比例3
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中是按照24.9g甲醛水溶液(40min)、115.5g甲醛水溶液和78g丙酮的混合溶液(50min)、86.6g甲醛水溶液(50min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,得混合溶液。
对比例4
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中按照8.9g甲醛水溶液(3min)、44.5g甲醛水溶液和18g丙酮的混合溶液(20min)、35.6g甲醛水溶液(10min)的滴加顺序,利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,得混合溶液。
对比例5
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中是将全部的甲醛水溶液与丙酮直接混合后,再在140min内利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,得混合溶液。
对比例6
与实施例1基本相同,区别在于:步骤(2)中是将甲醛水溶液在140min内利用流动泵逐滴加到磺化剂水溶液中,得混合溶液。
用样品1和上述对比例1-6做低变质程度煤煤种①制浆试验,所得结果如表3所示。
表3
相比于性能较优的样品1,将本发明合成的对比例1~6用于低变质程度煤制浆试验,成浆浓度降低、黏度增大且稳定性变差。说明,要制得性能较优的分散剂,磺化剂与交联剂的比例、加料顺序和加料时间都有很大的影响。
此外,本案发明人还参照前述实施例,以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验,并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明,但所属领域的技术人员将理解,在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外,可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此,本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例,而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种改性窄分布水煤浆分散剂的制备方法,其特征在于,包括:
(1)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛和有机溶剂,至磺化剂与甲醛的摩尔比为1∶10.8~1∶53.8,获得混合反应物;
(2)将混合反应物加热至86~100℃进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于具体包括:将磺化剂溶于温度为15~65℃的水中形成所述磺化剂的水溶液;和/或,所述磺化剂的水溶液所含磺化剂与水的质量比为1∶4.3~1∶15.2;和/或,所述磺化剂与有机溶剂的摩尔比为1∶0.4~1∶9.6;和/或,所述有机溶剂包括丙酮。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,从而形成所述的混合反应物。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)具体包括:
a)将甲醛水溶液缓慢滴加入磺化剂的水溶液;
b)将甲醛水溶液与有机溶剂的混合物缓慢滴加入步骤a)所获混合物中;
c)将甲醛水溶液缓慢滴加入步骤b)所获混合物中,从而形成所述的混合反应物。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于:步骤a)、步骤b)、步骤c)中所用甲醛分别占所述缩聚反应所需甲醛总质量的0~40%、0~80%和20%~100%。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)具体包括:
a)向磺化剂的水溶液中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内;
b)向步骤a)所获混合物中分批加入包含甲醛和有机溶剂的混合物,且控制加入时间在50min以内;
c)向步骤b)所获混合物中分批加入甲醛,且控制加入时间在40min以内,从而形成所述的混合反应物。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)具体包括:将混合反应物加热至86~100℃并持续搅拌进行缩聚反应,制得改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述缩聚反应的时间为3.5~8.5h;优选的,其中采用的搅拌速度为300~600rpm。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述磺化剂包括C10H7SO3Na、Na2SO3、NaHSO3、NH2SO3H、Na2S2O3、Na2S2O5或KHS2O5中的一种或两种以上的组合;和/或,所述有机溶剂包括丙酮、环己酮、苯酚、脲或丙烯酸中的一种或两种以上的组合。
9.由权利要求1-8中任一项所述方法制备的改性窄分布水煤浆分散剂;优选的,所述改性窄分布水煤浆分散剂的重均分子量>10,000Da,多分散系数<1.60。
10.权利要求9所述改性窄分布水煤浆分散剂在制备低变质程度煤水煤浆中的应用。
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