石油樹脂相容性的應用研究現狀

近年來我國石油樹脂相容性的最新研究標明,還需改善石油樹脂的相容性,本文介紹的是石油樹脂的途徑及應用方面的研究進展。

相容性通常是指聚合物在鏈段水平或分子水平上的相容性,即2種組分在一定的溫度和比例形成穩定的均相體系的能力。石油樹脂是以乙烯裝置副產的裂解C5、C9、雙環戊二烯(DCPD)餾分為原料,經分離、聚合製得的固態或黏稠狀液態聚合物。它是許多膠粘劑,如熱熔膠、壓敏膠必不可少的增粘組分。由於其分子結構中缺少極性基團,使其粘合性能和附著力差,在粘合劑、塗料等方面的應用受到限制,因此需對其進行改性。一般是通過接枝共聚,在已合成出的石油樹脂分子鏈上引入新的官能團,從而改善與其他聚合物的相容性、水溶性等。

改善石油樹脂相容性的途徑在多相體系中,2相間的界面面積、界面層厚度及界面粘合強度是決定共混物性能的重要因素,制約這些因素的是聚合物間的相容性。當2種聚合物相互接觸時,首先在界面處相互溼潤,然後2相大分子鏈段通過熱運動而相互擴散,並使2種聚合物在界面兩邊產生明顯濃度梯度,構成了2相間的界面層,界面層厚度主要取決於2種聚合物的相容性。


石油樹脂相容性的應用研究現狀


改善石油樹脂相容性的重要途徑是引入相互作用基團,使其具有互補相異性,即聚合物2組分的結構完全不同,但它們的基團之能發生強烈的相互作用。如在非極性的共混組分中引入極性基團。在高分子鏈中引入可形成氫鍵或離子型基團,加強組分間的相互吸引作用,也可以提高相容性。

通過添加相容劑來提高聚合物共混合金的相容性是近年來研究最活躍的方法,相容劑在聚合物共混過程中分散在2相界面上,起到乳化劑的作用。在共混體系中加入對2組分都有親和性的第3組分,即相容劑,可以起到界面活性劑的作用,從而降低界面張力,增強2相間的粘接力,提高分散程度和混合均勻性,改善共混物的穩定性。

石油樹脂與彈性體之間的相容性是影響熱熔膠粘接強度的重要因素,相容性好的增粘樹脂與彈性體可使膠體的貯能模量下降,在一定應力下使膠體與被粘物充分粘合;二者若不相容,則使膠體的貯能模量升高,會降低膠與被粘物的粘合力。石油樹脂與彈性體之間的相容性通常用蠟霧點表示,蠟霧點作為與樹脂相對分子質量及其分佈、樹脂極性相關的性能指標,對熱熔膠粘劑的初粘性、持粘性和剝離強度起重要的平衡作用。石油樹脂蠟霧點越低,彈性體與樹脂、蠟體系之間的相容性越好,熱熔膠的初粘性越高,但持粘性降低,當石油樹脂蠟霧點升高時,持粘性提高。

結果表明,隨著C5樹脂用量的不斷增加,分析研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)與加氫C5石油樹脂共混體系的相容性,並考查了臭氧處理對共混體系的影響。結果表明,當C5石油樹脂用量為50份時,其與SBS中軟段聚丁二烯相的相容性較好,隨著臭氧處理時間的延長,C5石油樹脂的極性增大,C5石油樹脂與SBS分別經過臭氧處理120min和60min後,2者的相容性得到改善。


石油樹脂相容性的應用研究現狀


熱熔壓敏膠(HMPSA)常用的增粘樹脂有松香樹脂、萜烯樹脂和石油樹脂等3種。馬來酸酐(MAH)接枝C5石油樹脂(C5-g-MAH),使其分子結構中引入極性基團,有利於改善石油樹脂與其他極性聚合物的相容性,擴大石油樹脂的用途。採用熔融法制備C5石油樹脂接枝馬來酸酐(C5-g-MAH),研究了過氧化二異丙苯(DCP)、馬來酸酐(MAH)用量和第3組分(助交聯劑)種類對C5-g-MAH接枝率的影響。研究表明DCP用量為0.2質量份,MAH用量為4質量份時接枝率最大,為1.28%。分析證實發生了MAH熔融接枝C5石油樹脂的接枝反應。C5石油樹脂改性後,附著力、軟化點均比石油樹脂有明顯提高。從分子結構看,因引入了極性基團,極性大大增強,可成為與極性樹脂如EVA相容性極佳的高活性增粘樹脂。

經過羰基化處理後的樹脂極性提高,相容性得到改善。羰基化處理時間為90min左右,羰基化石油樹脂在共混體系中質量分數為20%以上,共混體系形成了均勻的連續相,2者完全相容。

DCPD樹脂中不含極性基團,與顏料的親和力較差,在亞麻仁油等極性溶劑中溶解性較差,它易溶於甲苯、二甲苯等芳烴溶劑中,在脂肪烴溶劑中的溶解性較差。這些缺點使得這種樹脂只能在低檔的油墨中使用。為了克服上述缺點,可以採取以下2種方法改進:一是控制DCPD的聚合反應,使生成的DCPD樹脂本身的分子質量和分子質量分佈得到控制,從而改善其在極性溶劑中的溶解性及對油墨中其他成分的相容性;二是採用順酐、酚類等含極性基團的物質與DCPD共聚或對DCPD樹脂進行化學改性,使它的極性增加,從而改善其溶解性和相容性。

隨著C5、C9、DCPD等各種類型石油樹脂應用需求的不斷增長,如何進一步提高石油樹脂的相容性,拓寬其應用領域是今後石油樹脂在應用研究的主要發展方向。


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