孟　奎,　李　莉,　郭旭虹

(華東理工大學(xué)化工學(xué)院,上海 200237)

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兩親共聚物SMASS對(duì)水煤漿流變學(xué)性能的影響

孟奎,李莉,郭旭虹

(華東理工大學(xué)化工學(xué)院,上海 200237)

合成了一系列接枝率不同的兩親性共聚物分散劑——對(duì)氨基苯磺酸接枝馬來酸酐-苯乙烯共聚物(SMASS),并用氫核磁共振及紅外光譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過測(cè)量接觸角,發(fā)現(xiàn)該分散劑能有效改善煤表面的親水性;運(yùn)用高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀研究了水煤漿自身濃度、分散劑及其用量對(duì)水煤漿流變性能及穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分散劑能有效降低水煤漿的表觀黏度和屈服應(yīng)力,大幅提高水煤漿的穩(wěn)定性,并且發(fā)現(xiàn)接枝率為0.28的SMASS1效果最好。進(jìn)一步對(duì)比了接枝率均為0.50左右的SMASS2(接枝率為0.49)和氨基萘磺酸接枝馬來酸酐-苯乙烯共聚物SMANS2 (接枝率為0.50),及一種木質(zhì)素類商用添加劑(AD)對(duì)水煤漿降黏增穩(wěn)的影響,發(fā)現(xiàn)SMASS2的綜合效果最好。由此證明,SMASS是一種新型有效且相對(duì)廉價(jià)的水煤漿分散劑,具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

水煤漿; 流變學(xué); 兩親共聚物; 分散劑

水煤漿(CWS)是由煤(質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%～70%)、水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%～40%)和少量添加劑,經(jīng)過一定的加工工藝制成的非均相體系,是20世紀(jì)70年代石油危機(jī)中發(fā)展起來的一種低污染、高效率的煤基流體燃料[1-2]。水煤漿技術(shù)是我國潔凈煤技術(shù)的一個(gè)重要分支。我國煤炭資源豐富,石油、天然氣相對(duì)匱乏,因此發(fā)展水煤漿技術(shù)在我國具有重要的戰(zhàn)略意義。為了得到在較高濃度下依然具有良好流動(dòng)性和穩(wěn)定性的水煤漿,使用高性能分散劑是一種有效的方法[3-4]。國內(nèi)外對(duì)水煤漿分散劑進(jìn)行了廣泛研究,相繼出現(xiàn)一批批新型高效分散劑,包括各種合成高分子分散劑,如:萘系分散劑[5-6]、聚羧酸系分散劑[7-9]和聚烯烴磺酸鹽系分散劑[10-11],以及天然基改性分散劑,如:木質(zhì)素磺酸鹽系[12-13]和腐殖酸鹽系分散劑[14-15]。然而,能在工業(yè)上推廣使用,性價(jià)比高的分散劑卻不多。

本課題組此前采用氨基萘磺酸與苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)接枝反應(yīng)合成了一種水煤漿分散劑SMANS[16],能有效改善水煤漿的流變性能和穩(wěn)定性,然而氨基萘磺酸價(jià)格較高。本文在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用價(jià)格相對(duì)低廉的對(duì)氨基苯磺酸與苯乙烯-馬來酸酐共聚物接枝反應(yīng)合成了一種新型兩親性分散劑SMASS,并通過調(diào)節(jié)原料配比改變接枝率及添加量研究了其對(duì)水煤漿流變性能和穩(wěn)定性的影響。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料及儀器

(1) 實(shí)驗(yàn)原料:苯乙烯馬來酸酐共聚物，Mn=1 600 g/mol,Sigam-Aldrich公司;對(duì)氨基苯磺酸，分析純，上海德默醫(yī)藥科技有限公司;氨基萘磺酸，純度98%,上海德默醫(yī)藥科技有限公司;氫氧化鈉,分析純,Aladdin公司;丙酮，分析純,上海凌峰化學(xué)公司;氘代水;氘代丙酮;去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制;陜西榆林神府煤，中石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司,其煤質(zhì)分析如表1所示。表1中wad為空氣干燥基煤樣中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù);M為煤內(nèi)水分;A為灰分;V為揮發(fā)分;Fc為固定碳。

表1　神府煤的工業(yè)分析和元素分析Table 1　Proximate and ultimate analyses of Shenfu coal

1) Proximate analysis；2) Ultimate analysis

(2)儀器:高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀，Physica MCR 501,Anton Paar公司;氫核磁共振儀，DRX-500，Bruker公司;紅外光譜儀，Nicolet 5700，美國熱電公司;行星式球磨機(jī)，XQM-2L,南京南大儀器有限公司;激光粒度分布儀，MASTERSIZER 2000,馬爾文儀器有限公司;接觸角測(cè)量?jī)x，JC2000D,上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司。

1.2SMASS的合成與表征

SMASS的合成方法與SMANS的合成[16]相類似,其分子結(jié)構(gòu)及合成示意圖如圖1所示。通過改變共聚物和對(duì)氨基苯磺酸的物質(zhì)的量之比合成了4種不同接枝率的分散劑SMASS1、SMASS2、SMASS3、SMASS4。所合成的SMASS經(jīng)過提純,進(jìn)行紅外和氫核磁表征。

圖1　SMASS和SMANS分子結(jié)構(gòu)及其合成示意圖Fig.1　Molecular structure and schematic of SMASS and SMANS

1.3水煤漿制備及煤水界面潤濕性測(cè)試

首先將神府煤樣破碎至3～5 mm,裝入球磨機(jī)的樣品罐中,在300 r/min的轉(zhuǎn)速下打磨1～2 h,然后將煤粉篩分。本文所采用的多峰級(jí)配[17]分布為1 180～380 μm、380～120 μm、120～75 μm及75 μm以下,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、40%、10%、45%。級(jí)配后煤粒粒度分布采用激光粒度分布儀測(cè)試,其結(jié)果如圖2和表2所示。

圖2　煤粒粒度的分布Fig.2　Particle size distribution of coal particles表2　雙峰級(jí)配煤粉粒徑分布數(shù)據(jù)Table 2　Data of particle size distribution of bimodal distribution method

Volumefraction/%Specificsurfacearea/(m2·g-1)Surfaceweightedmeandiameter/μmVolumeweightedmeandiameter/μm0.01140.7997.507114.763

將級(jí)配好的煤粉在105 ℃下,真空干燥2 h,然后配制成含一定比例分散劑的水煤漿,在1 000 r/min的條件下攪拌5 min,因?yàn)樗簼{經(jīng)高速剪切后,可以使分散劑和煤粉顆?；旌暇鶆?流動(dòng)性更好,表觀黏度也低。分散劑的用量為煤粉質(zhì)量的0.1%～0.5%。

將烘干的煤粉壓塊,供親水性測(cè)試,所用分散劑溶液的質(zhì)量濃度均為2 g/L。運(yùn)用接觸角測(cè)試儀測(cè)試水及各種添加劑與神府煤表面的潤濕接觸角。

1.4水煤漿表觀流動(dòng)性和穩(wěn)定性測(cè)試

水煤漿表觀流動(dòng)性采用目測(cè)法,分為A(連續(xù)流動(dòng))、B(間斷流動(dòng))、C(不流動(dòng))3個(gè)級(jí)別。

穩(wěn)定性的評(píng)定采用探測(cè)法,即將煤放置不同時(shí)間,采用人工方法探測(cè)煤漿的狀況,據(jù)此將穩(wěn)定性分為A(煤漿無析水,無沉淀,攪拌后流動(dòng)狀態(tài)如初)、B(少量吸水,略有分層,流動(dòng)性能良好)、C(析水量大,底部有軟沉淀,攪拌后流動(dòng)性好)、D(無法攪拌的硬沉淀)。

1.5水煤漿流變性能測(cè)試

水煤漿的流變性能測(cè)試用的是奧地利Anton Paar Physica MCR 501高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀,使用同軸圓筒及十字槳轉(zhuǎn)子ST-22-4V-40進(jìn)行測(cè)試。每次測(cè)試所需水煤漿約為40 g。測(cè)試溫度為20 ℃,表觀黏度的測(cè)試條件為100 s-1,3 s取1個(gè)點(diǎn),共測(cè)試3 min;變剪切測(cè)試條件為:剪切速率從0.1 s-1按對(duì)數(shù)增加到200 s-1,2 s取1個(gè)點(diǎn),共取50個(gè)點(diǎn);屈服應(yīng)力測(cè)試條件:應(yīng)力從0.1 Pa按對(duì)數(shù)增加到1 000 Pa,取點(diǎn)時(shí)間按對(duì)數(shù)從10 s到1 s,黏度急劇下降點(diǎn)的應(yīng)力值即為屈服應(yīng)力。

2　結(jié)果與討論

2.1SMASS的表征

2.1.1紅外表征將SMA和SMASS2采用溴化鉀壓片進(jìn)行紅外圖譜分析,其紅外光譜圖如圖3所示。從SMA的紅外圖譜可以看出,1 778 cm-1和1 860 cm-1處吸收峰為馬來酸酐中C=O的伸縮振動(dòng)峰,而SMASS2的紅外圖譜中在此處沒有吸收峰,說明馬來酸酐已經(jīng)反應(yīng)。在1 657,1 595,1 186 cm-1附近出現(xiàn)了酰胺基的吸收峰,而在1 290 cm-1和1 007 cm-1附近出現(xiàn)了—SO3的特征吸收峰。由此可以看出,氨基苯磺酸成功接枝到了苯乙烯馬來酸酐共聚物上。

圖3　SMA 和SMASS2紅外光譜圖Fig.3　Infrared spectra of SMA and SMASS2

2.1.2核磁表征將SMASS配制為重水溶液進(jìn)行氫核磁共振分析[18],其氫核磁共振圖譜如圖4所示?；瘜W(xué)位移1.0～3.0(a,b)處代表主鏈上亞甲基和次甲基的質(zhì)子峰,共5個(gè)氫;化學(xué)位移6.0～7.8(c)處代表苯乙烯的苯環(huán)(5個(gè)氫)及氨基苯磺酸的苯環(huán)(4個(gè)氫)的質(zhì)子峰,其中化學(xué)位移6.7(d)和7.5(e)處的峰是氨基苯磺酸中苯的質(zhì)子峰;化學(xué)位移4.7處是溶劑質(zhì)子峰。由此進(jìn)一步證明,產(chǎn)物SMASS合成成功。

接枝率f(對(duì)氨基苯磺酸與SMA物質(zhì)的量之比)可以從核磁共振譜圖中特征吸收峰的積分面積計(jì)算得出,計(jì)算公式如下：

(1)

其中:Aa+b表示化學(xué)位移1.0～3.0處峰的面積;Ac表示6.0～7.8處峰的面積;Ae表示7.5處峰的面積。根據(jù)式(1)計(jì)算出分散劑SMASS1，SMASS2，SMASS3，SMASS4，SMANS2的接枝率分別為0.28,0.49,1.08,1.85,0.50。磺酸改性木質(zhì)素類商用添加劑AD為棕色液體，w=40%，pH=8。

2.2煤的潤濕性

運(yùn)用接觸角測(cè)試儀測(cè)試了水及各種添加劑與神府煤表面的潤濕接觸角,結(jié)果如圖5所示。接觸角越小,說明煤粒表面的親水性越好;接觸角越大,說明粉煤越難以被潤濕[19]。經(jīng)接觸角測(cè)量軟件計(jì)算,得出未加添加劑時(shí)水與煤的接觸角為86.5°,添加SMANS2、SMASS1、SMASS2、SMASS3、 SMASS4后水與煤的接觸角分別降為75°、62°、66°、71.5°、73°,說明這些分散劑能有效改善煤表面的親水性,其中接枝率較小的SMASS1改性效果最好。

圖4　SMASS的氫核磁共振譜圖Fig.4　1H-NMR spectra of SMASS

圖5　水及添加劑溶液在神府煤表面的接觸角Fig.5　Contact angles of water and dispersants on the surface of Shenfu coal

2.3水煤漿濃度對(duì)流變性能的影響

2.3.1水煤漿濃度對(duì)表觀黏度的影響本文中水煤漿濃度用水煤漿中固體煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。濃度越高,水煤漿的熱值越高,對(duì)燃燒越有利。但水煤漿濃度過高,其黏度也大,黏度過大不利于水煤漿的霧化和充分燃燒,也不利于運(yùn)輸。

為了研究水煤漿濃度與其表觀黏度的關(guān)系,通常選取100 s-1剪切速率下水煤漿的表觀黏度作比較,在不加分散劑的情況下,分別配制了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、61%、62%、63%、64%、65%的水煤漿,其在100 s-1剪切速率下剪切180 s時(shí)的表觀黏度如圖6所示。從圖6可以看出，水煤漿表觀黏度隨著水煤漿濃度的上升而增加,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于64%時(shí),水煤漿的表觀黏度增加比較緩慢,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%、65%時(shí)開始急劇增加,64%和65%時(shí)的黏度值分別是62%和63%時(shí)的黏度的2倍多;并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%、65%的水煤漿基本沒有流動(dòng)性。因此,研究分散劑對(duì)水煤漿的影響時(shí),選用了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%的水煤漿作為基準(zhǔn)。

2.3.2水煤漿濃度與屈服應(yīng)力的關(guān)系水煤漿是一種具有屈服應(yīng)力的非牛頓型流體,本文測(cè)試了未加添加劑的水煤漿在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的屈服應(yīng)力,結(jié)果如圖7所示。圖7中的小圖示出了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62%時(shí)水煤漿黏度與所施應(yīng)力關(guān)系曲線及屈服應(yīng)力(τy)的確定方法。由圖7可知,水煤漿濃度越高,屈服應(yīng)力越大,當(dāng)煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到64%及以上時(shí),屈服應(yīng)力急劇增加,64%和65%時(shí)的屈服應(yīng)力分別是62%和63%時(shí)屈服應(yīng)力的3倍和2倍左右。

圖6　水煤漿表觀黏度隨水煤漿濃度的變化關(guān)系Fig.6　Relationship between apparent viscosity and concentration of CWS

圖7　不同水煤漿濃度的屈服應(yīng)力Fig.7　Yield stress of CWS with different concentrations

2.4分散劑對(duì)水煤漿流變性能的影響

2.4.1分散劑對(duì)水煤漿表觀黏度的影響由上節(jié)分析可知,為了得到同時(shí)具有高濃度及低黏度的水煤漿,需對(duì)煤粒進(jìn)行改性,最有效的方法是使用化學(xué)添加劑對(duì)煤粒表面進(jìn)行改性,其中最主要的添加劑是分散劑。

配制自制分散劑SMASS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%的水煤漿,測(cè)得其在100 s-1剪切速率下的表觀黏度如圖8所示。圖8(a)示出了添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SMASS1、SMASS2、SMASS3、SMASS4的水煤漿表觀黏度,可以看出隨著分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高,水煤漿的表觀黏度先明顯下降后略微上升,這是因?yàn)榉稚┰诿罕砻娴奈竭_(dá)到飽和之前,分散劑對(duì)水煤漿產(chǎn)生分散降黏的作用;當(dāng)達(dá)到吸附飽和之后,繼續(xù)增加分散劑用量,會(huì)在煤表面產(chǎn)生多層吸附,使煤粒之間的位阻增加,從而使黏度略有上升[20]。由圖8(a)可以看出SMASS1、SMASS2、SMASS3、SMASS4的最佳添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%～0.4%。

再將SMASS2與接枝率接近的SMANS2及商用水煤漿分散劑AD進(jìn)行比較,分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水煤漿表觀黏度的關(guān)系如圖8(b)所示。由圖8(b)可以看出,隨著分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,水煤漿表觀黏度均大幅降低,然后略微增加;SMASS2、SMANS2、AD的最佳添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%～0.4%;并且分散劑SMASS2在最佳用量及之前相應(yīng)各質(zhì)量分?jǐn)?shù)下對(duì)水煤漿的降黏效果均比SMANS2好,而SMANS2的效果又比AD好。顯然,為了推廣工業(yè)應(yīng)用,以廉價(jià)的氨基苯磺酸代替較昂貴的氨基萘磺酸具有重用的意義。

圖8　不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散劑對(duì)水煤漿表觀黏度的影響Fig.8　Apparent viscosity of CWS with different mass fractions of dispersant

2.4.2分散劑對(duì)水煤漿流動(dòng)曲線的影響本文進(jìn)一步研究了SMASS2、SMANS2、AD 3種分散劑對(duì)水煤漿流動(dòng)曲線的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9　不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散劑對(duì)水煤漿流動(dòng)曲線的影響Fig.9　Flow curves of CWS with different mass fractions of dispersant

從圖9可以看出隨著剪切速率增加,水煤漿黏度顯著降低。圖9(a)中隨著SMASS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,水煤漿黏度降低;當(dāng)SMASS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%時(shí),水煤漿的黏度隨剪切速率的增加而降低,下降趨勢(shì)與不加分散劑時(shí)相似;而當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.3%時(shí),水煤漿黏度急劇降低,并且隨剪切速率的增加,黏度下降趨勢(shì)減緩;此后質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加到0.4%、0.5%時(shí),水煤漿的流動(dòng)曲線與0.3%時(shí)接近。圖9(b)中在SMANS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)未達(dá)到飽和值0.4%時(shí),隨著SMANS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,水煤漿黏度降低;當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%,剪切速率大于0.5 s-1時(shí)水煤漿黏度反而增加;SMANS2的變化趨勢(shì)比SMASS2更平緩一些。從圖9(c)可以看出隨著AD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,水煤漿黏度隨剪切速率的增加而降低,變化平緩。綜合圖9(a)、9(b)、9(c)可以看出,不同分散劑對(duì)水煤漿在相應(yīng)剪切速率下的影響是顯著不同的,SMASS2在更寬的剪切速率范圍里均表現(xiàn)出優(yōu)異的降黏性能。

2.4.3分散劑對(duì)水煤漿屈服應(yīng)力的影響為了研究分散劑對(duì)水煤漿屈服應(yīng)力的影響,對(duì)比研究了3種分散劑AD、SMANS2、SMASS2,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,水煤漿中煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%時(shí)的屈服應(yīng)力,其結(jié)果如圖10所示。從圖中可以看出,加入添加劑后,漿體的屈服應(yīng)力先直線下降后趨于平緩,SMASS2的效果最好,SMANS次之,AD最差。當(dāng)SMASS2的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí),水煤漿的屈服應(yīng)力值降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。

綜上，3種分散劑對(duì)水煤漿流變性能的影響研究,表明分散劑SMASS系列能有效降低水煤漿的屈服應(yīng)力,提高水煤漿的流動(dòng)性。

圖10　不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散劑與水煤漿屈服應(yīng)力的關(guān)系Fig.10　Yield stress of CWS with different mass fractions of dispersant

2.5分散劑對(duì)水煤漿的表觀流動(dòng)性及穩(wěn)定性的影響

分散劑對(duì)水煤漿流動(dòng)性及穩(wěn)定性的影響如表3所示,其中A、B、C、D所表示的物理意義參見1.4節(jié)定義。從表中數(shù)據(jù)可以看出,不加分散劑的水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性都很差,而加入添加劑后水煤漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性明顯改善,且添加劑用量越大,水煤漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性越好。同時(shí),SMASS1、SMASS2效果略優(yōu)于SMASS3、SMASS4和SMANS2,并都優(yōu)于AD。

2.6分散劑與水煤漿的作用機(jī)理

SMANS與SMASS分子結(jié)構(gòu)相似,唯一不同的是SMANS含有萘磺酸基,而SMASS含有的是苯磺酸基。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,盡管文獻(xiàn)報(bào)道萘環(huán)結(jié)構(gòu)與神府煤表面有更強(qiáng)的相互作用[5-6],但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明用苯磺酸基改性的SMASS的應(yīng)用效果比SMANS更好,綜合效果也超過商用分散劑AD。

SMASS的分散機(jī)理模型如圖11所示。在水煤漿體系中,SMASS的疏水基團(tuán)吸附在煤粒表面上,親水基團(tuán)伸展在水中,當(dāng)煤粒與煤?？拷鼤r(shí),根據(jù)DLVO理論,親水基團(tuán)間產(chǎn)生的靜電斥力超過粒間的范德華力而使煤粒分開,從而起到分散煤粒和穩(wěn)定水煤漿的作用。苯磺酸基團(tuán)的比例(接枝率)并不是越大越好,親水性過強(qiáng)疏水基團(tuán)比例不夠,可能會(huì)削弱分散劑與煤粒的結(jié)合強(qiáng)度,導(dǎo)致煤顆粒表面的分散劑不足,從而起不到很好地分散煤顆粒的作用,因此親疏水性應(yīng)控制在一個(gè)最佳的比例范圍內(nèi)。

表3　水煤漿的表觀流動(dòng)性和穩(wěn)定性Table 3　Flowability and stability of CWS

圖11　分散劑SMASS對(duì)水煤漿體系的分散和穩(wěn)定機(jī)理Fig.11　Dispersing and stabilizing mechanism of SMASS in CWS system

3　結(jié)　論

(1) 分散劑SMASS和SMANS都能顯著改善煤表面的親水性,且SMASS的接枝率為0.28時(shí),潤濕效果最好。

(2) 水煤漿中煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到64%時(shí)幾乎不再流動(dòng),但添加分散劑SMASS后黏度急劇下降,且隨著分散劑添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,黏度先顯著下降后略微升高,最佳添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%～0.4%;且SMASS的接枝率為0.28時(shí),降黏效果最好。

(3) 對(duì)比分散劑AD、SMANS2、SMASS2,發(fā)現(xiàn)SMASS2在改善水煤漿的流變性能及穩(wěn)定性方面較優(yōu)于SMANS2,明顯優(yōu)于商用添加劑AD。

致謝：感謝中石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司對(duì)本項(xiàng)目的資助。

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Effect of Amphiphilic Copolymer SMASS on Rheological Properties of Coal-Water Slurry

MENG Kui,LI Li,GUO Xu-hong

(School of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

As dispersants of coal water slurry (CWS),a series of amphiphilic copolymers (SMASS) with different grafting degrees ofp-aminobenzene sulfonic acid to styrene-maleic anhydride copolymer backbone were synthesized and characterized by1H-NMR and FT-IR.The hydrophilicity of coal surface was improved by dispersants according to the contact angle data.The effects of coal concentration of CWS,dispersants with different grafting ratios and dosage on the rheological properties and the stability of CWS were investigated.Experimental results showed that the rheological properties and stability of CWS can be improved by SMASS,and when the grafting ratio is 0.28,SMASS1 shows the best performance.Compared to poly(styrene-co-maleic anhydride naphthylamide sulfonate) (SMANS2 with grafting ratio of 0.50) and a commercial lignin dispersant (AD),SMASS2 (with grafting ratio of 0.49)performs the best.It is confirmed that SMASS is a new type of effective and relatively inexpensive dispersant with a great potential for industrial application.

coal-water slurry; rheology; amphiphilic copolymer; dispersant

A

1006-3080(2016)03-0314-07

10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.004

2015-09-14

孟奎(1988-),男,湖北武漢人,碩士生,主要從事高分子聚合物的合成及其作為水煤漿添加劑的研究。E-mail:compliancemk@sina.com

通信聯(lián)系人：李莉,E-mail:lili76131@ecust.edu.cn

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