[发明专利]碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂及其制备工艺

说明书

技术领域

 本发明属于水煤浆添加剂领域，特别涉及到碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂及其制备工艺。 

背景技术

 水煤浆作为一种新型燃料，因其良好的流动性及稳定性，已成为最具竞争力的以煤代油的产品。影响水煤浆成浆性和流变性的因素十分复杂，包括煤的种类、化学性质、颗粒度分布及形状、煤粒之间的相互作用、温度和浓度等。

水煤浆是一种宽筛分、含固量高的复杂多级分散悬浮体系，易产生煤水分离，因此，低黏度和良好的稳定性是水煤浆最为重要的性能。要改善这些性能，在制浆时必需加入少量的化学添加剂，水煤浆添加剂有多种，不可缺少的是降粘分散剂与稳定剂。水煤浆添加剂的主要作用是改变煤粒表面的亲水性，增强静电斥力，促进煤粒均匀地分散在水中，防止煤粒聚结，提高水煤浆的流动性。在制浆中加入少量的添加剂能够改变煤粒的表面性质，使煤粒表面紧紧地被添加剂分子和水化膜包围，让煤粒均匀地分散水中，并提高水煤浆的流动性，其用量约为煤的1%。因此，添加剂不仅直接决定着水煤浆的质量，还影响着水煤浆的制浆成本，其费用是制浆成本的第二大因素。

目前，水煤浆添加剂主要采用高缩合度萘磺酸缩合物、丙烯酸与其它丙烯酸单体共聚物、聚烯烃系列、木质素磺酸盐、腐植酸盐及磺化腐植酸盐系列、羧酸盐及磷酸盐系列、非离子分散剂等。市场上应用较广泛的水煤浆添加剂（如萘系分散剂）存在着原料短缺、价格高的缺陷，因此开发出一种以可再生资源为原料、性能优良的水煤浆添加剂势在必行。

改性木质素水煤浆添加剂的原料主要来源于制浆造纸工业中的副产物—木质素，它的最大优点是原料丰富，易于加工，价格便宜，且浆的稳定性好，可大大降低水煤浆的生产成本，同时为造纸黑液中木质素的高值化利用开辟了一条有效途径，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。但是，市场上的改性木质素水煤浆添加剂也存在一定的缺点，如成浆浓度低，用量大，杂质含量高，一般不能单独使用。木质素磺酸盐相对分子质量分布极不均匀（从几百到几十万）、结构复杂、功能单一，又受网状分子结构的限制，只能做低品质的产品。无论来源于酸法造纸工业还是经过对碱木质素磺化或磺甲基化获得的木质素磺酸盐，作为水煤浆添加剂均存在性能较差，煤种的适应范围窄，生产应用受到限制等缺陷。因此，研究开发出高性能的改性木质素水煤浆添加剂是水煤浆添加剂领域的重要发展方向之一。

国内外关于改性木质素产品的研究与开发主要集中在改性木质素分散剂和胶黏剂方面，有关改性木质素水煤浆添加剂的深入研究报道较少，主要集中在木质素磺酸盐（如木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁）方面，而且该系列产品的性能较为单一。关于改性木质素-三聚氰胺聚合物的研究报道，近年来主要有：邱学青等将三聚氰胺在碱性条件下与醛类物反应获得三聚氰胺改性剂，再加入木质素磺酸盐、复合引发剂进行聚合反应，最后加入磺化剂反应后制备改性木质素磺酸盐高效减水剂（ZL 200810198271，2009）；邱学青等以甲醛、三聚氰胺、多元醇、多元胺中的一种或一种以上混合物为交联剂，与改性木质素磺酸盐等进行缩合反应和物理复配，从而制得木质素系地铁盾构注浆外加剂（ZL 200510032655.8，2005）；武小莉，石辉文等通过乙撑基脲、三聚氰胺或者聚乙烯醇为甲醛捕捉剂，与黑液木质素、尿素、马铃薯淀粉渣、脲醛树脂等反应后制得的一种造纸黑液胶粘剂（ZL 200610104973.5，ZL 200610104975.4，2008）；另外，目前国内外研究较多的改性木质素-三聚氰胺聚合物主要为木质素/三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂，如Bornstein等采用木质素磺酸盐与三聚氰胺甲醛共聚合制得的胶粘剂，其木质素磺酸盐的比例高达70%（US4130515，1978）。 

发明内容

 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂及其制备工艺。本发明将碱木素与三聚氰胺、甲醛在特定的条件下直接进行反应制备出碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂，不仅有利于降低产品的生产成本，且有利于提高其稳定性、分散性和煤种的适应性，目前国内外尚未见文献报道。该添加剂的煤种适应性广，如适用于神华煤、山东衮州煤、山西大同煤、山西王庄煤、山西晋城-阳城优质无烟煤、陕西神府煤、陕西神木煤和贵州水城老鹰山煤等。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种碱木素改性三聚氰胺系水煤浆添加剂，为黏稠状液体产品或粉末产品，产品的重均分子量Mw为3500～90000，数均分子量Mn为1200～45000。

所述水煤浆添加剂在20℃时密度为1.14～1.33g/mL，