基于酚基改性脂肪族结构的聚合物及其制备方法、分散剂

本发明属于有机合成，涉及一种基于酚基改性脂肪族结构的聚合物及其制备方法、分散剂，具体涉及一种基于酚基改性脂肪族结构的聚合物及其制备方法和应用、分散剂。

背景技术：

1、水煤浆添加剂一般包含分散剂、稳定剂、消泡剂和防霉剂等。分散剂主要是两亲性表面活性剂，主要作用是改变水煤界面张力、增大煤表面的亲水性，目的是使煤颗粒可以均匀的分散在水溶液中。稳定剂通常是一些无机盐，稳定剂的加入可以使已经分散开的煤颗粒之间的静电斥力增大，空间位阻增大，从而有效地减小沉淀的生成。在一些非离子形分散剂(如吐温系列)的水煤浆体系中易产生大量气泡，不利于浆体的流动和传输，因此通常需要添加消泡剂以消除气泡。而防霉剂的加入能够延长水煤浆的存储期限，使其不易受细菌等微生物的分解而失效。

2、磺化丙酮甲醛缩聚物(sulphsafonated acetone-formaldehyde，saf)是一种直链(line，l)脂肪族，其作为一种阴离子分散剂在工业领域有广泛地应用。磺化丙酮甲醛缩聚物作为水煤浆分散剂时，脂肪族长碳链吸附在煤表面，磺酸基随机定向插入水中，对浆体具有很好的分散性。但是这种l形的分散剂结构的静电斥力和空间位阻小，易造成体系不稳定从而产生沉淀。本发明人之前采用酚油对saf进行改性，在saf原有的长链上加入酚基结构，以此化合物作为水煤浆分散剂，能够增加分散剂及煤表面的静电斥力和空间位阻，提高了体系中疏水基团的比例。但是，在使用过程中发现，虽然酚基改性脂肪族相比于l形分散剂的稳定性存在一定改善，但仍未达到较为理想的状态，因此如何进一步提高水煤浆分散剂的稳定性和分散性，是亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、为解决上述全部或部分问题，本发明提供以下技术方案：

2、本发明的目的之一在于提供一种基于酚基改性脂肪族结构的聚合物的制备方法，包括：使酚类化合物、磺化剂和醛进行缩聚反应，获得具有酚基改性脂肪族结构的第一化合物；使所述第一化合物与酰化剂进行酰化反应，得到第二化合物；使所述第二化合物与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(dmaema)进行menschutkin反应，得到第三化合物；以所述酰化剂为引发剂，使所述第三化合物与包含烯基的化合物进行聚合反应，得到基于酚基改性脂肪族结构的聚合物。

3、本发明中所述酚基改性脂肪族结构是指采用具有单取代酚基或者双取代酚基结构的化合物对脂肪族化合物进行改性，使具有酚基结构的苯环上的至少一个氢被脂肪族高分子链所取代。所述脂肪族高分子链例如可以为直链脂肪族化合物，进一步优选为磺化丙酮甲醛缩聚物。即在部分实施例中，所述第一化合物包括酚基改性的磺化丙酮甲醛缩聚物结构。本发明中所述的第一化合物即酚油改性水煤浆分散剂，其制备方法在专利申请cn115181595a中已有记述，在此不再赘述。

4、在部分实施例中，所述第一化合物具有单个酚羟基或具有位于对位的两个酚羟基，所述第一化合物上的酚羟基与所述酰化剂进行酰化反应；所述酰化剂包括酰卤，以使得到的所述第二化合物含有卤素基团，所述第二化合物上的卤素基团与所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯上的叔氨基进行所述menschutkin反应；所述第三化合物上的双键与包含烯基的化合物进行所述聚合反应，得到所述基于酚基改性脂肪族结构的聚合物。

5、在部分实施例中，所述第一化合物的苯环上具有两个脂肪族高分子链，作为聚合物的主链，制备得到的基于酚基改性脂肪族结构的聚合物为单侧链聚合物。例如，所述第一化合物具有单个酚羟基，两个脂肪族高分子链分别位于该酚羟基的两个邻位，且所述第一化合物苯环上位于所述酚羟基对位的基团为惰性基团，所述惰性基团不与所述酰化剂进行酰化反应，所述酚羟基进行所述酰化反应、menschutkin反应和聚合反应之后，在直线主链的一侧出现了数条长链，即得到的聚合物为单侧链聚合物。具体的，合成具有上述特征的第一化合物的酚类化合物包括但不限于对甲基苯酚和/或对硝基苯酚。

6、在部分实施例中，所述第一化合物的苯环上具有两个脂肪族高分子链，作为聚合物的主链，制备得到的基于酚基改性脂肪族结构的聚合物为双侧链聚合物。例如，所述第一化合物具有两个位于对位的酚羟基，两个脂肪族高分子链分别位于其中一个酚羟基的两个邻位，两个酚羟基分别都进行酰化反应、menschutkin反应和聚合反应之后，在直线主链的两侧均出现数条长链，即得到的聚合物为双侧链聚合物。具体的，合成具有上述特征的第一化合物的酚类化合物包括但不限于对苯二酚。又例如，所述第一化合物具有一个酚羟基，两个脂肪族高分子链位于该酚羟基的两个邻位，且所述第一化合物苯环上位于所述酚羟基对位的氢被含氨基化合物所取代，酚羟基及含氨基化合物中的氨基分别都进行酰化反应、menschutkin反应和聚合反应之后，在直线主链的两侧均出现了数条长链，即得到的聚合物为双侧链聚合物。具体的，合成具有上述特征的第一化合物的酚类化合物包括但不限于对氨基苯酚。

7、在部分实施例中，所述酰化剂包括但不限于氯乙酰氯、2-溴-2-甲基丙酰溴、2-氯-2-甲基丙酰氯、对氯苯甲酰氯、氯甲酸氯乙酯和氯甲酸对氯苯酯中的一种或多种。优选的，所述酰化剂包括2-溴一2-甲基丙酰溴。

8、在部分实施例中，所述包含烯基的化合物包括n-乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、苯乙烯磺酸钠、马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。优选的，所述包含烯基的化合物包括马来酸酐。

9、在部分实施例中，所述醛包括但不限于甲醛、乙二醛、己二醛和对苯二醛中的一种或多种。优选的，所述醛包括甲醛，以控制成本，具有经济性。

10、在部分实施例中，所述酰化反应中，所述第一化合物与所述酰化剂的质量比值为1∶1～1∶33.6。

11、在部分实施例中，所述酰化反应的温度为-2～25℃。由于酰化反应是一个放热反应且反应溶剂一般选用低沸点的溶剂，若酰化温度过高将使反应原料固化，影响反应的正常进行。

12、在部分实施例中，所述酰化反应的时间为12～36h。

13、在部分实施例中，所述聚合反应中，所述第三化合物与包含烯基的化合物的质量比为1∶10.2～1∶102.4。

14、在部分实施例中，所述聚合反应的温度为60℃～120℃。

15、在部分实施例中，所述聚合反应的时间为1.0～24h。

16、在部分实施例中，所述制备方法具体包括：将所述酰化剂分批加入含有第一化合物的溶剂中以形成混合反应液，且控制所述酰化剂加入时间为20～120min。若加入过快，加入时间短于该范围，则将造成反应原料瞬间固化，影响反应的进行；若反应时间超过该范围，则反应时间过长，时间成本高，生产效率低。

17、在部分优选实施例中，所述溶剂包括四氢呋喃、n，n-二甲基甲酰胺和n，n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。

18、本发明的目的之二在于提供一种基于酚基改性脂肪族结构的聚合物，所述聚合物由上述技术方案所述的方法制备。优选的，所述基于酚基改性脂肪族结构的聚合物的重均分子量大于100kda，更优选为100kda～691kda。

19、本发明的目的之三在于提供上述技术方案所述的基于酚基改性脂肪族结构的聚合物在制备水煤浆中的应用。例如应用于低变质程度煤制浆。

20、本发明的目的之四在于提供一种分散剂，包括上述技术方案所述的基于酚基改性脂肪族结构的聚合物。

21、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

22、(1)本发明采用三步法利用酯基化的包含酚基改性脂肪族结构的第一化合物与酰化剂进行酰化反应，得到第二化合物；使所述第二化合物与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(dmaema)进行menschutkin反应，得到第三化合物；以微量上述酰化剂为引发剂使所述第三化合物与包含烯基的化合物进行聚合反应，得到包含叔氨基的酚基改性脂肪族结构的聚合物，以增加制备得到的聚合物的分子量和空间位阻；

23、(2)本发明通过选择包含特殊结构的酚基改性脂肪族的第一化合物，通过调节单体和酰化剂种类实现对制备的聚合物的空间构型的可控，以制备得到具有单侧长链或双侧长链的聚合物；

24、(3)以制备得到的聚合物作为分散剂制备水煤浆，相比于现有的直链脂肪族聚合物具有更为优异的分散性和稳定性。