[发明专利]碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水煤浆添加剂领域，更具体涉及一种碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物及其制备方法。

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。目前关于木质素-酚类聚合物的研究报道主要是木质素磺酸盐的酚化改性，将木质素直接进行酚化改性主要用于制备木质素酚醛树脂胶粘剂，如Vikrant S等利用造纸黑液在碱性条件下与苯酚酚化反应制备出性能较好的胶粘剂（US6632912，2003）；方红霞等在常压加热或热催化条件下，以苯酚为液化试剂，加入木质素等进行反应，制得基于木质素酚化液的低游离醛环保型酚醛胶粘剂（ZL 200810035854，2008）。

碱木素在碱性条件下与酚及其衍生物直接进行酚化反应制备酚化碱木素，再与对氨基苯磺酸钠、甲醛进行缩聚反应，在碱木素的骨架上引入大量的活性酚羟基和磺酸基团，制备水煤浆添加剂碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物，不仅可降低产品的生产成本，且能提高产品的煤种适应性、稳定性和分散性。本发明国内外目前尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物及其制备方法。通过碱木素在碱性条件下与酚及其衍生物直接进行酚化反应制备酚化碱木素，再与对氨基苯磺酸钠、甲醛进行缩聚反应，在碱木素的骨架上引入大量的活性酚羟基和磺酸基团，制备水煤浆添加剂碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物，国内外目前尚未见文献报道。该制备工艺生产成本低、工艺方法简便，不仅可降低产品的生产成本，还能提高产品的煤种适应性、稳定性和分散性。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种碱木素-酚-对氨基苯磺酸钠-甲醛缩聚物，为液体产品或粉末产品，产品的重均分子量Mw为3200～100000，数均分子量Mn为1600～50000。

所述缩聚物在20℃时密度为1.22～1.35g/mL。

水煤浆添加剂的质量浓度为1%时，溶液的pH则在7.0～13.0的范围内。

所述制备方法的具体步骤为：