一种两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水煤浆添加剂领域，涉及一种两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 水煤浆是20世纪70年代末世界石油危机以后开发出来的煤炭新产品，是一种可 以代替重油和煤的新型洁净燃料。水煤浆在各种工业应用中，燃烧效率达到到99 %以上，是 燃烧散煤的一倍，接近或达到燃油水平；一般两吨水煤浆可代替一吨重油，可在工业锅炉、 电站锅炉和工业窑炉等代油或煤、气燃用。由于水煤浆采用洗选加工后的精煤制备，灰分含 量小于7%，硫分含量小于0. 5%，因此燃用水煤浆环境质量优于燃重油，水煤浆在储存、运 输过程中也不污染环境，在储、运过程中不易燃、不易爆，安全可靠。
[0003] 水煤浆分散剂包括离子型和非离子型。离子型包括磺酸盐、羧酸盐及少量磷酸酯 类，普遍应用的是磺酸盐，如萘磺酸盐、磺化腐植酸盐、磺化木质素以及石油磺酸盐、磺化沥 青等。非离子型分散剂分为以下两类聚氧乙烯系列，如：山梨糖醇聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧 乙烯醚等。聚氧乙烷系列，如：聚氧乙烷与聚氧丙烷嵌段共聚物，此外，介于离子和非离子 型表面活性剂之间的混合型表面活性剂，在煤浆制备中易被采用，如碳数为22的不饱和烃 或4-22个碳的烷基或烯烃取代芳烃的系列添加剂，但现有的水煤浆添加剂的分散效果不 稳定、析水率尚，It存稳定性有待提尚，严重的影响其推广。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种两性壳聚糖衍生物水煤 浆添加剂及其制备方法，该水煤浆添加剂的稳定性分散效果不稳定，析水率小，贮存稳定性 较高，并且制备方法简单。
[0005] 为达到上述目的，本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂的结构为：
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[0011] 本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂的制备方法包括以下步骤：
[0012] 1)取壳聚糖及乙酸溶液，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，再将壳聚糖溶与乙酸溶液的 混合溶液置入到烧瓶中，然后向烧瓶中加入乙醇、丙酮及水的混合溶液，在常温下搅拌均匀 后再升温至50-60°C，然后再滴加 NaOH溶液，得混合溶液A，其中，混合溶液A的pH值为8-9， 再向烧瓶中加入反应物，再升温至70-80°C，然后加入氢氧化钠水溶液，使烧瓶中溶液的pH 值始终保持7-9,反应完成后，依次进行过滤、一次水洗、盐酸溶液清洗、二次水洗及碱洗，再 水洗至中性，真空干燥后，得壳聚糖季铵盐；
[0013] 2)在氮气保护下将步骤1)得到的壳聚糖季铵盐加入水中完全溶解，再加入引发 剂，搅拌后加入阻聚剂及添加剂，然后升温至50-60°C，待其反应完成后，得两性壳聚糖衍生 物水煤浆添加剂。
[0014] 步骤1)中乙酸溶液的质量分数为2-5% ;
[0015] 步骤1)中乙醇、丙酮及水的混合溶液的体积等于乙酸溶液的体积，乙醇、丙酮及 水的体积比为1:4:5,壳聚糖与乙酸溶液的比例为Ig :15mL-20mL ;
[0016] 步骤1)中壳聚糖的脱乙酰度为85-95%，分子量为I. 5X10S-5X IO5个；
[0017] 步骤1)中反应物的物质的量为壳聚糖的物质的量的2-8倍；
[0018] 步骤1)中氢氧化钠水溶液的质量分数为5-15% ;
[0019] 步骤1)中盐酸溶液的浓度为lmol/1 ;
[0020] 步骤2)中引发剂的质量为壳聚糖质量的0.2-1% ;
[0021] 步骤2)中阻聚剂的质量为反应物质量为0. 02-0. 08% ;
[0022] 步骤2)中添加剂的物质的量为壳聚糖物质的量1-7倍。
[0023] 步骤1)中常温下搅拌10-20min后再升温至50-60°C ;
[0024] 步骤1)中的反应时间为8-10h ;
[0025] 步骤2)中搅拌20-30min后加入阻聚剂及添加剂；
[0026] 步骤2)中反应的时间为3_4h。
[0027] 反应物为环氧丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三乙基氯化铵、环氧丙基二甲基十二 烷基氯化铵及二甲基十四烷基环氧丙基氯化铵中的一种。
[0028] 引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、硝酸铈铵、偶氮二异丁腈及过氧化二苯甲酰中的一 种。
[0029] 阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、酚噻嗪及对叔丁基邻苯二酚中的一种。
[0030] 添加剂为烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠及2-丙烯酰胺-2-甲基丙 磺酸中的一种。
[0031] 本发明具有以下有益效果：
[0032] 本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂充分发挥季铵盐和磺酸基的超强 静电作用，分散性能好，析水率小，再结合壳聚糖上多羟基基团对水分子的氢键作用，从而 使本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂具有较高的贮存稳定性，稳定期长。在制 备所述两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂时，先将各原料混合、加热、干燥制备出壳聚糖季铵 盐，再将壳聚糖季铵盐加入水中完全溶解，然后将引发剂、阻聚剂及添加剂，加热后即可得 到所述两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂，制备方法较为简单。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细描述，以下是对本发明的解释而不 是限定。
[0034] 本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂的结构为：
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[0040] 实施例一
[0041] 本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂的制备方法包括以下步骤：
[0042] 1)取壳聚糖及乙酸溶液，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，再将壳聚糖溶与乙酸溶液的 混合溶液置入到烧瓶中，然后向烧瓶中加入乙醇、丙酮及水的混合溶液，在常温下搅拌均匀 后再升温至50°C，然后再滴加 NaOH溶液，得混合溶液A，其中，混合溶液A的pH值为8,再向 烧瓶中加入环氧丙基三甲基氯化铵，再升温至70°C，然后加入氢氧化钠水溶液，使烧瓶中 溶液的pH值始终保持7,反应完成后，依次进行过滤、一次水洗、盐酸溶液清洗、二次水洗及 碱洗，再水洗至中性，真空干燥后，得壳聚糖季铵盐；
[0043] 2)在氮气保护下将步骤1)得到的壳聚糖季铵盐加入水中完全溶解，再加入过硫 酸铵，搅拌后加入苯二酚及烯丙基磺酸钠，然后升温至50°C，待其反应完成后，得两性壳聚 糖衍生物水煤浆添加剂。
[0044] 步骤1)中乙酸溶液的质量分数为3% ;
[0045] 步骤1)中乙醇、丙酮及水的混合溶液的体积等于乙酸溶液的体积，乙醇、丙酮及 水的体积比为1:4:5,壳聚糖与乙酸溶液的比例为Ig :15mL ;
[0046] 步骤1)中壳聚糖的脱乙酰度为85%，分子量为I. 5X IO5个；
[0047] 步骤1)中环氧丙基三甲基氯化铵的物质的量为壳聚糖的物质的量的4倍；
[0048] 步骤1)中氢氧化钠水溶液的质量分数为5% ;
[0049] 步骤1)中盐酸溶液的浓度为lmol/1 ;
[0050] 步骤2)中过硫酸铵的质量为壳聚糖质量的0. 3% ;
[0051] 步骤2)中苯二酚的质量为环氧丙基三甲基氯化铵质量为0. 05% ;
[0052] 步骤2)中烯丙基磺酸钠的物质的量为壳聚糖物质的量3倍。
[0053] 步骤1)中常温下搅拌IOmin后再升温至50°C ;
[0054] 步骤1)中的反应时间为8h ;
[0055] 步骤2)中搅拌20min后加入苯二酚及烯丙基磺酸钠；
[0056] 步骤2)中反应的时间为3h。
[0057] 实施例二
[0058] 本发明所述的两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂的制备方法包括以下步骤：
[0059] 1)取壳聚糖及乙酸溶液，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，再将壳聚糖溶与乙酸溶液的 混合溶液置入到烧瓶中，然后向烧瓶中加入乙醇、丙酮及水的混合溶液，在常温下搅拌均匀 后再升温至60°C，然后再滴加 NaOH溶液，得混合溶液A，其中，混合溶液A的pH值为9,再向 烧瓶中加入环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵，再升温至80°C，然后加入氢氧化钠水溶液，使 烧瓶中溶液的pH值始终保持8. 5,反应完成后，依次进行过滤、一次水洗、盐酸溶液清洗、二 次水洗及碱洗，再水洗至中性，真空干燥后，得壳聚糖季铵盐；
[0060] 2)在氮气保护下将步骤1)得到的壳聚糖季铵盐加入水中完全溶解，再加入过硫 酸铵，搅拌后加入对叔丁基邻苯二酚及苯乙烯磺酸钠，然后升温至50°C，待其反应完成后， 得两性壳聚糖衍生物水煤浆添加剂。
[0061] 步骤1)中乙酸溶