功能單體對聚羧酸鹽水煤漿分散劑的結(jié)構(gòu)與性能影響研究.pdf

1、陜西彬長煤和內(nèi)蒙霍林河煤的煤質(zhì)差，氧/碳比和內(nèi)水含量較高，變質(zhì)程度低，成漿性差。本文針這兩種煤，制備了新一代水煤漿分散劑，聚羧酸鹽水煤漿分散劑。該類分散劑分散性能優(yōu)異，制漿濃度高，添加量小、其制備工藝簡單。但是由于各單體價(jià)格昂貴導(dǎo)致制備成本高，還未被廣泛應(yīng)用。制備出性能優(yōu)良，價(jià)格低廉的聚羧酸鹽分散劑是發(fā)展該類分散劑的關(guān)鍵。本文制備了一系列聚羧酸鹽分散劑，旨在降低合成成本，篩選出最經(jīng)濟(jì)有效的功能單體，提高聚羧酸鹽分散劑的應(yīng)用價(jià)值。

2、　　本文的第一部分以甲基丙烯酸(MAA)和烯丙基磺酸鈉(SAS)為單體，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次亞磷酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑，以4％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的過硫酸氨為引發(fā)劑，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間約為5h，通過自由基反應(yīng)共聚制得兩元聚羧酸鹽(PMAS)系列聚羧酸鹽分散劑。單體MAA∶ SAS的摩爾比分別為20.83，9.21，4.60，3.63，2.22的兩元分散劑，分別記為PMAS-0、PMAS-1、PMAS-2、PMAS-3、PMAS-4。并通過水相

3、電位滴定法測得-COO-1/-SO3-1的實(shí)際摩爾比分別為15.67，6.93，3.23，1.78，0.94。并通過紅外光譜(FT-IR)、凝膠滲透色譜(GPC)表征了其分子結(jié)構(gòu)。將其作用于陜西彬長煤制漿，在用量為0.4wt％，水煤漿漿濃為65％時(shí)，考察了漿體的表觀粘度與-COO-1/-SO3-1比值的關(guān)系，在不同濃度下的Zeta電位以及pH對水煤漿制漿應(yīng)用的影響等。結(jié)果表明當(dāng)-COO-1/-SO3-1比值為約3.23時(shí)，漿體的表觀粘度

4、最低，穩(wěn)定性理想，此時(shí)漿體的Zeta能達(dá)到-38mV，水煤漿粘度隨著pH的增大逐漸降低，當(dāng)pH大于10時(shí)水煤漿粘度趨于穩(wěn)定。
　　第二部分在二元分散劑的基礎(chǔ)上引入聚醚大單體，并改變磺酸鹽單體的種類，考察其應(yīng)用性能。用甲基丙烯酸（MAA）、烯丙基醇聚氧乙烯醚(APEG500)分別和苯乙烯磺酸鈉(SSS)、烯丙基磺酸鈉(SAS)、甲基烯丙基磺酸鈉(SMAS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)按照一定比例，通過共聚反應(yīng)制得4種三

5、元分散劑，分別記為PCSS、PCS、PCSM、PCSA。通過紅外光譜(FT-IR)、凝膠滲透色譜(GPC)表征了結(jié)構(gòu)。以熱失重(TA)和差示掃描(DSC)分析，考察了其熱性能。將4種分散劑分別作用于霍林河煤制漿，分析了大單體APEG500的最佳用量。并考察了4種分散劑制漿時(shí)的表觀粘度、穩(wěn)定性、流變性、最大成漿濃度、最佳添加量等性能，篩選出性能最佳的磺酸鹽單體對應(yīng)的聚羧酸鹽分散劑。通過Zeta電位、吸附性能及其和煤的接觸角等作用機(jī)理，分析

6、了幾種分散劑與煤的作用特點(diǎn)。
　　結(jié)果表明，在MAA∶S(磺酸鹽單體)∶APEG500=4∶1.3∶2時(shí)，霍林河煤的最佳制漿濃度為57％，最佳添加量為0.4％。其中分散劑PCSS的分散性能最好，制漿的表觀粘度和穩(wěn)定性俱佳，且PCSS的流變模型優(yōu)于其他三元分散劑制漿流變模型。分散劑PCSS在煤表面的吸附量最大，可達(dá)3.32mg/g，漿濃在57％時(shí)，表觀粘度在644 mPa·s，Zeta電位為-41mV，接觸角有34.11°。篩選出帶

7、苯環(huán)的苯乙烯磺酸鈉是該三元分散劑的最佳磺酸鹽類單體。
　　第三部分以甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基醇聚氧乙烯醚(APEG500)、苯乙烯(St)分別和烯丙基磺酸鈉(SAS)、甲基烯丙基磺酸鈉(SMAS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）共聚制得3種四元聚羧酸鹽分散劑。分別記為PCST、PCSMT、PCSAT。通過紅外光譜、熱重、凝膠滲透色譜等手段對分散劑的結(jié)構(gòu)、熱性能和相對分子質(zhì)量及其分布進(jìn)行了表征和分析。作用于霍林河煤，討

8、論了St的最佳用量，考察了漿體的表觀粘度、穩(wěn)定性、流變性、最大成漿濃度、最佳添加量等性能。最后考察了分散劑的Zeta電位、吸附性能及其和煤的接觸角等作用機(jī)理。
　　結(jié)果表明，在St用量為3.5wt％時(shí)，四元分散劑PCST的分散性能最好。此時(shí)，霍林河煤的最佳制漿濃度為57％，最佳添加量為0.4％。其中分散劑PCST的分散性能最好，表觀粘度和穩(wěn)定性俱佳，流變模型為假塑型。分散劑PCST的的分散性能最好，漿濃在57％時(shí)，表觀粘度在503