石油樹脂產品受到橡膠的種類、樹脂的游離單體含量影響
2021/5/26 17:25:25??????點擊:
石油樹脂主要是以烯烴、二烯烴、環烯烴以及苯乙烯衍生物和雜環化合物為主組成的、通過陽離子聚合或者熱聚合形成的低聚物。其數均相對分子質量為300~3000,軟化點為5~150℃,呈熱塑性粘稠液體或固體。根據原料來源及聚合方法的不同,一般分 為:C5(脂肪烴樹脂),C5/C9(脂肪烴-芳香烴樹脂),C9(芳香烴樹脂)和DCPD石油樹脂(雙環戊二烯樹脂)四大類。
石油樹脂的軟化點是衡量樹脂性能的最重要指標之一。它取決于相對分子質量, 并通常作為石油樹脂分級的基礎。工業上最常用的軟化點為90~110℃,其相對分子質量在1000~1400之間。石油樹脂極易溶于石油系溶劑,與橡膠和其它樹脂也有較好的相容性, 并且具有良好的耐老化性能。
碘值是表征石油樹脂不飽和度的一個重要參數,它直接影響橡膠的硫化、老化性能和硫化膠的顏色,C5石油樹脂的典型值為120g/100g。
石油樹脂的另一個重要的特性是分子量和分子量分布。在給定的的樹脂系統內,一般來說樹脂的特殊使用性能就是分子量分布的函數。據資 料介紹EXXON公司生產的ESCOREZ 1102樹脂的分子量(凝膠滲透色譜法一GPC)分別是重均分子量為(Mw) 2400、數均分子量(Mn)為750、Z均 分子量(Mz)為6400。
2.石油樹脂在橡膠中的應用
石油樹脂是橡膠制品和輪胎生產過程中必不可少的配合材料之一。一般而言,石油樹脂是指能夠提高橡膠材料粘性,尤其是表面粘性的小分 子化合物。通常這些小分子物質的相對分子質量大約在幾百到一萬之間,具有較高的玻璃化溫度。
在橡膠加工中,添加適量的石油樹脂既有軟化增粘作用又有填充補強效果。因此,在橡膠工業中,石油樹脂已逐步取代古馬?。ū讲⑦秽?nbsp; 茚)樹脂和松香樹脂。由于分子量的差異和結構上的不同,C5石油樹脂和C9石油樹脂具有不同的特性。C5石油樹脂具有色淺,與天然橡膠相 容性好、耐熱、耐氧化和光老化、貯存穩定等優點,故大量用作天然橡膠及合成橡膠的增粘樹脂,但其軟化點較低,相對價格較貴; C9石 油樹脂色澤較深,由于極性較大,因而與天然橡膠相容性較差,僅能與丁苯橡膠等相溶。但C9石油樹脂原料來源廣泛,價格相對較低,且易 制得高軟化點的橡膠用樹脂。根據有關文獻介紹,將C5/C9進行共聚制得的樹脂,可以綜合C5石油樹脂和C9石油樹脂的優點,具有廣泛的適 用性,價格適中,因而具有廣闊的市場前景[3]。
3.作用機理
由于在橡膠制品和輪胎行業中石油樹脂僅僅提供加工過程中必要的粘性。其作用機理可以分為兩個方面:一方面是橡膠接觸面上的分子吸附 和擴散理論;另一方面則是接觸界面的形成理論。橡膠接觸面上的分子吸附和擴散理論包括接觸、吸附、擴散等多種解釋,最后統一為雙向 吸附擴散?;谖锢韺W可知,當兩種材料接觸時,材料中的原子、分子之間會產生相互作用力。這些作用力包括化學鍵等強作用力,也包括 氫鍵、色散力等弱作用力。對于材料而言,其粘性作用受到色散力、極性和氫鍵作用的影響[4]。
基于這個理論,降低表面的活化能,改善粘性可通過改變橡膠表面的性質來實現。例如,改變膠料的表面極性,或增加一些能夠形成氫鍵的 官能團都可以提高膠料的粘性。對于橡膠材料,高分子在接觸后能夠發生擴散和鏈纏結,通過聚合物分子的擴散。而高分子的擴散和纏結與 其相對分子質量密切相關,相對分子質量小則易于擴散,但是發生的纏結較低;相對分子質量高則擴散比較困難,但是發生纏結以及纏結后 的強度較好[5]。
但是,上述理論基于兩個界面的接觸是瞬時且充分的前提下,從微觀角度來看,任何表面的接觸都不可能達到這樣的效果??紤]到橡膠本身 的粘彈性,這種接觸更是受到多重因素的影響,因此界面的接觸面積對粘性有著重要的影響?;谶@一點,發展了粘彈濕潤理論。該理論以兩個界面之間殘留的氣泡(“窩氣”)或水分為參數,氣泡越少,接觸越好,同等條件下粘性也就越高。只有界面充分接觸時,才能在接觸 界面的基礎上充分產生前面理論中所述的分子擴散和纏結、極性作用甚至氫鍵作用
4.發展前景
石油樹脂在橡膠中,尤其是在輪胎生產中,是一種非常有發展前途的配合材料。它同其它類似材料相比具有下述優越性:①價格便宜。石油 樹脂的價格一般比松香價格低20%~30%,比古馬隆樹脂價格低10%~20%??赏耆娲篷R隆樹脂和部分替代松香和萜烯等天然樹脂,降低輪 胎生產成本。②一料多用,性能齊全。石油樹脂能兼具軟化、增粘和補強填充作用。③無毒,不污染環境??捎盟m當替代有致癌嫌疑的芳 香油作為 橡膠的操作油。④種類繁多,資源豐富?,F在我國橡膠工業年用膠已達到150萬t,其中輪胎用膠占將近一半,石油樹脂的 需求量應該不下2萬t。除橡膠工業外,石油樹脂更是涂料工業和油墨工業不可缺少的助劑。石油樹脂還大量用于塑料改性劑、紙張施膠劑和 混凝土的添加劑等,發展前途非常廣闊。
5.總結
石油樹脂是橡膠制品和輪胎生產中必不可少的配合劑,對石油樹脂的了解越多越有利于生產實踐??傊?,影響石油樹脂的性能主要有以下兩個方面:(1)增粘樹脂的分子結構決定了增粘樹脂與不同橡膠的相容性以及增粘效果;(2)增粘樹脂的相對分子質量對其增粘效果有顯著影響,具體而言即軟化點越高,增粘效果越好。另外,在橡膠材料加工過程中,正確選擇和使用增粘樹脂除了要考慮樹脂的分子結構與相對分子質量外,還需要考慮橡膠的種類、樹脂的游離單體含量以及配方中樹脂用量等多種影響因素。
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