碳五石油树脂的主要应用

背景及概述^[1]

碳五石油树脂数均相对分子质量为300～3000，该类树脂主要链节为脂肪性结构，具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化学品腐蚀等特性，并具备调节黏性和热稳定性好等特点，广泛应用于橡胶和黏和剂的增黏剂、涂料、交通漆、油墨、造纸等行业。碳五石油树脂是以经分离预处理去除环戊二烯、碳六等重组份的，以间戊二烯、异戊二烯、单烯烃为主要成分的碳五为主要原料的。

分类^[2]

C5石油树脂又被称为C5树脂。该材料是由乙烯装置生产过程中产生的副产品裂解C5原料为主，通过分离聚合反应后得到的玻璃态热塑型或粘稠液态树脂聚合物材料。该材料分子质量在2000以下，且具有高混溶性、抗氧化性、粘性强、耐水性强以及熔点酸度值较低等特点。而C5树脂因原料不同，可分为以下几种：由经过初步分离或未分离混合而成的C5馏份原料制备的混合C5石油树脂、由浓缩间戊二烯为原料制备而成的脂肪族C5树脂、以DCPD为原料制备成的脂环族C5树脂、以C5/C9树脂原料共同聚合而成的共聚树脂以及通过加入氢分子改造而成的石油树脂。

应用^[2-3]

(1)在胶黏剂中的应用

在国外发达国家中，通常都使用C5树脂作为优质胶黏剂，由于具有较高的粘黏性及熔点低等特点，被当做胶粘剂中的重要增粘性辅助成分，同时也是我国新型胶黏剂中的重要组成部分。现如今在我国建筑、汽车、轮船、林木加工、书刊装订以及鞋子制造业等均得到广泛应用。例如，加入C5石油树脂制成的热熔胶能够通过加热后增加胶剂流动性，能够直接涂于粘结物上，而通过冷却后形成固体粘合物，达到胶黏效果。

(2)在涂料中的应用

在我国涂料行业发展过程中，部分涂料企业在生产过程中将C5石油树脂作为添加剂加入到涂料其中与其它原料相混合，不仅能够在一定程度上增加涂料产品的光泽度、抗水性、抗氧化性及涂料硬度，同时也具有提高涂料质量、降

低涂料生产成本的作用。而浅色的树脂则能够加入到油溶性涂料中，能进一步提高涂料的附着性，提高涂料整体质量。此外，C5石油树脂也可被作为道路标志油漆涂料的添加剂之一。为了达到使路标长期使用的目的，通常情况下我国将熔接型道路标志漆作为首选材料，而在此中加入石油树脂，可是路标油漆的耐久性及保色性得到提高，同时也使路标增加耐候性。

(3)在油墨中的应用

由于C5树脂具有性能稳定、软化点高的特点，并且能够融入烃类树脂中，因此近年来我国许多印刷油墨生产商都采用加入石油树脂的方式进行油墨生产。与松香树脂不同，当油墨中加入松香整体总量的500%左右便能够使油墨的增塑性达到状态，且进一步达到增加油墨光泽度及耐用性的效果，我国及国外发达国家的油墨生产企业已经将该产品投入使用，并获得了较好效果。

(4)在合成橡胶中的应用

通过在橡胶中加入15%左右的C5石油树脂，能够使橡胶产品进一步得到软化、增粘的效果，同时也能够进一步提高橡胶的强度、韧度以及加工性能，节省成本，提高橡胶产品的使用效率。例如，在我国内的丁基内胎生产过程中，因其对硫化物干扰小，因此最适合在此橡胶产品中加入树脂材料。

(5)在纸张中的应用

我国在造纸业中，多以松香作为纸张上浆剂来使用。而C5石油树脂是经过马来酸及碱性物质反应后得到的产物，既可溶入水中，同时也具有一定疏水性。而在纸张制作过程当中，利用石油树脂代替松香，在一定程度上降低树脂成本的同时也能够达到增加纸张光滑度、耐起泡性等特点，提高纸张的使用寿命，同时也能够作为施胶剂增加纸张的整体质量。

(6)在医疗方面的应用

为了解决单独使用聚丙烯或聚丁烯作为医用容器及包装材料(如储血包、液体药物包装袋、输液管等)时存在的耐热性差、透明性差和柔软性等问题，可用加氢石油树脂作为添加剂。此外，我国其他高新技术在发展中也能够通过不断增加对石油树脂的使用而达到不断发展的目的，为我国石油树脂在未来中的使用开辟更开阔的道路。

制备^[1]

碳五石油树脂化学反应很复杂，多数认为其聚合属于阳离子聚合，工业生产上主要有两种制备碳五石油树脂的工艺：一种是催化聚合工艺，如用BF3或AlCl3作催化剂；其工艺包括：配料、聚合、中和水洗、常压脱溶剂、减压汽提、熔融造粒、包装等工段。优点是反应速度快、反应温和；缺点是中和水洗时易乳化、产生碱渣、并产生大量废水。另一种是热聚合工艺，不用催化剂，优点是工艺简单，无需中和水洗，不会乳化、不产生碱渣、和大量废水；缺点是反应温度、压力较高，产品颜色较深，应用范围窄。目前国内碳五石油树脂的生产大多采用催化聚合工艺。

1)聚合工段对产品指标的影响

石油树脂的主要指标由聚合工段控制，主要由树脂原料组成、催化剂浓度、聚合时间和聚合温度等因素控制。树脂原料中单烯烃浓度一般控制在20%～25%，双烯烃浓度一般也控制在20%～25%，2－甲基－1－丁烯、2－甲基－2－丁烯为主要单烯烃；催化剂的浓度一般控制在1．0%～1．5%；聚合温度一般控制在55～75℃，聚合时间控制在2．5～4．0h。根据大量的实验结果及生产经验，聚合工段对产品指标的影响。

2)中和水洗过程控制

中和水洗工段，目前国内生产厂家大部分采用先碱洗、再水洗、最后醇洗(或氨洗)的工艺；也有采用先水洗、再碱洗、最后氨洗的工艺。这两种工艺各有优缺点，但都能较好的中和处理掉催化剂，得到良好的树脂聚合液。碱液一般选用氢氧化钠水溶液，碱液浓度太高易乳化，浓度太低碱洗效果差，浓度一般选为5%，碱液浓度不应超过10%。为确保碱洗效果达到预期的目的，洗涤过程温度控制在60～80℃，因为在此温度下，聚合液中未反应的C5处于沸腾状态，而水相却不沸腾，此时加入氢氧化钠使未反应的催化剂很快失活，并溶解在水相中。碱洗后的树脂聚合液，仍含有残余催化剂，再经过水洗、醇洗(或氨洗)进一步去除残余催化剂，降低氯离子含量，减少对后续系统的腐蚀。碱洗、水洗、醇洗(或氨洗)水应及时置换，去除系统盐份、氯离子；碱洗、水洗发现乳化时，除加强原料控制外，可加破乳剂，减轻乳化。

3）精制工段

洗至中性的树脂聚合液，进入常压塔。采用常压闪蒸的方法，塔顶将未聚合的C5组份蒸出，通过塔顶冷凝器冷凝收集，塔底聚合液去减压塔。减压塔采用减压蒸馏方法，塔顶蒸出低聚物，经塔顶冷器冷凝收集；塔底树脂熔融液经加改性剂、抗氧剂去造粒、包装。

主要参考资料

[1] 浅谈碳五石油树脂的生产工艺

[2] 国内外碳五石油树脂的生产及应用

[3] 破五石油树脂精制工艺开发