C5石油树脂改性及其在胶黏剂中的应用探讨

C5石油树脂改性及其在胶黏剂中的应用探讨

屈喜良

432522198410124115  中山诚泰化工科技有限公司  广东省中山市  528400

摘要：C5石油树脂具有良好的增黏性，在胶黏剂中能够发挥积极作用。虽然该产品会受到很多因素的限制，使其在胶黏剂中表现出活性不稳定的特征，但是近些年来随着技术水平的发展，C5石油树脂经过改性，能够有效解决自身存在的问题，强化胶黏剂的性能。基于此，文章以“C5石油树脂改性及其在胶黏剂中的应用探讨”为主题，从C5石油树脂的概念和内涵、改性方法以及C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用等角度入手进行论述，通过研究为推广改性C5石油树脂在胶黏剂中的应用提供参考。

关键词：C5石油树脂；改性；胶黏剂

以前，C5石油树脂因其自身具备色度高、软化点低、蜡雾点高等特点，导致其在用作胶黏剂主要成分时无法充分发挥效果，容易出现一些问题。后来，随着学术界理论研究和实验分析工作的发展，C5石油树脂经过改性有效解决了用作胶黏剂时存在的问题，可以有效提升胶黏剂的粘接力，为胶黏剂发展发挥了重要的作用。本文从C5石油树脂改性的角度入手进行分析，详细阐述了几种科学合理的改性方法，并且介绍了市面上比较常用的加氢改性技术，在此基础上说明了改性后C5石油树脂在胶黏剂中的应用情况和效果，使整篇文章更加合理，能够产生较强的参考价值。

一、C5石油树脂概述

一般来说，C5石油树脂是指由间戊二烯、异戊二烯、2-甲基-2-丁烯和1-戊烯聚合成的一种聚合物。其化学性质不溶于水、但可以溶于有机溶剂，也能够在80~140℃环境下出现软化现象【1】。此外，C5石油树脂本身具有酸值较低、熔点低、粘合性好、耐水耐化学品、热稳定性较好等基本性质，制备也比较简单，因此性价比较高。正是因为C5石油树脂自身化学性质和物理性质较为优异，因此在现实生活中可以用于胶黏剂中，用以增强胶黏剂的黏性。从实际情况来看，C5石油树脂由于自身无法与乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物等极性物质或极性有机物进行互溶，因此在加入胶黏剂时可能会出现一些问题，影响其性能的发挥，这在一定程度上限制了C5石油树脂的广泛应用【2】。

最近几年，C5石油树脂经过改性在胶黏剂中得到了推广和使用，由于其接受接枝处理生成了双环戊二烯脂肪族C5石油树脂和脂肪族C5石油树脂等成品，具有了更强的黏性，因此经过改性得到的C5石油树脂成为胶黏剂的主要成分之一，在有机工业发展过程中发挥了积极的作用。

二、C5石油树脂改性的方法

（一）化学改性

C5石油树脂改性的有效方法之一是对C5裂解气中的成分进行化学改性。目前比较常用的方式是利用顺丁烯二酸酐与石油树脂中的共轭双键进行反应，借此增强改性后C5石油树脂的粘性。近些年来，学术界也针对这一方法进行了研究，并且总结了相关理论知识，为C5石油树脂化学改性提供有效参考。例如，部分专家学者研究将C5石油树脂加入酚醛树脂进行化学改性，通过这种方式解决C5石油树脂存在的难以与有机物相溶、且软化点较低等缺点。尤其是对C5石油树脂的接枝改性技术进行研究和完善，利用丙烯酸进行接枝改性，使丙烯酸与C5石油树脂发生共聚反应，从而提高分子量大幅度，使C5石油树脂具有更好的性能【3】。

（二）引入单烯烃改性技术

C5石油树脂改性过程中也可以根据需求、特征和功能，引入不同的单烯烃改性技术，以此增强石油树脂的粘性。通常来说，在工业上技术人员会将C5石油树脂中加入马来酸酐、茚、苯乙烯等化学物质，使其能够产生聚合反应，生成共聚石油树脂。这种产品可以加入到热熔压敏胶中，从而改善胶黏剂的性能。为了有效实现改性目标，可以在C5石油树脂中加入异戊烯或二异丁烯等物质，通过这种方式改变其内部结构。具体来说，技术人员可以将质量分数2%无水AlCl3作为催化剂，然后在C5石油树脂中加入质量分数15%异戊烯作为改性剂，得到软化点为87.5℃、加纳德色度<2的高档石油树脂，利用其高性能的粘性特征强化胶粘剂的应用效果【4】。

（三）加入极性基团改性

极性基团能够使C5石油树脂的结构发生特定功能性改变。因此，技术人员可以在C5石油树脂的结构中加入极性基团，使其能够具有极性物质所拥有的性能和特点，从而改善粘性效果，扩大应用范围。技术人员比较常用的方式是利用硅烷等极性基团对C5石油树脂进行改性。此外，技术人员也可以利用马来酸酐等物质对C5石油树脂进行接枝，然后与乙烯-醋酸乙烯共聚物进行反应，通过处理得到粘性更强的产物，使C5石油树脂在改性之后能够增强粘性和耐磨性。在此基础上，技术人员也可以利用其他有机物对C5石油树脂进行改性，例如借助烷基酚醛树脂改善C5石油树脂的软化点和物理效果，或是利用聚氨酯树脂和三聚氰胺树脂改善C5石油树脂的物理性质强度。

（四）C5/C9共聚改性

考虑到C9树脂在分解过程中生成的部分产物会影响其功能发挥效果，如甲基苯乙烯和乙烯基甲苯等物质。虽然这些物质对于C9树脂应用效果会产生影响，但是可以成为C5石油树脂改性的介质

【5】。技术人员可以将这两种物质作为C5石油树脂的改性剂，利用其含有的不饱和芳香烃等物质将C5和C9石油树脂进行共聚，通过化学反应使C5石油树脂在改性之后兼具脂肪族类和芳香族树脂的优点，通过这种方式增强C5石油树脂的软化度和黏度。技术人员凭借改性之后的C5石油树脂优越性能可以改善胶黏剂的使用效果，为相关领域和产品提供保障。

三、C5石油树脂加氢改性分析

加氢改性技术是目前比较成熟的C5石油树脂改性方法之一。从理论上讲，C5石油树脂加氢工艺可以概括为固定床加氢、浆态床加氢和喷淋式加氢等方面的内容。

固定床加氢工艺通常是利用两段加氢对C5石油树脂进行改性。其具体方法是将C5石油树脂和溶剂溶解在同一个容器中，然后将混合溶液进行加热，在加热过程中通入氢气，并且将反应物输入到一段加氢反应器中，处理之后的物质进行冷却分离，将氢气和氯化氢气体分离，剩下的物质送到加热炉中加热。然后在生成物中通入氢气，将生成物输入到二段加氢反应器，经过反应之后的物料继续进行冷却分离，最终生成的产物进入汽提塔中，从汽提塔顶部输入溶剂，底部继续加氢，反应一段时间后得到的产品即为C5石油树脂改性最终生成物。

浆态床加氢工艺是将C5石油树脂按照一定的浓度和比例溶解于溶剂中，加入固体粉末催化剂和催化溶液，将混合之后的物质输入到反应釜中，将氢气压力控制在（3～25）MPa、反应温度（260～300）℃的条件下进行保压，然后加氢进行反应，待4~10小时后将混合物质进行过滤，分离出催化剂。之后生成的溶剂即为C5加氢改性树脂。

喷淋式加氢工艺起源于日本，其具体操作流程是将C5石油树脂中加入粉末状催化剂，然后将混合液通入氢气进行加氢反应，生成物质将会从塔里流出，而催化剂则会留在塔板上。这种工艺能够减少物质损耗，也可以有效实现降低成本的目标。

四、C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用

（一）利用改性后的C5石油树脂改善热熔压敏胶的增粘性能

热熔压敏胶是由弹性体、增粘树脂、增塑剂、填充剂、稳定剂等物质组成的胶黏剂【6】。一般来说，热熔压敏胶中使用的增粘树脂是拥有环状结构的苯乙烯、烯等单体物质以及拥有环状结构的有机酸单体聚合过程中形成环状结构单体聚合形式低分子聚合物。技术人员通常会利用C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、松香树脂等提升热熔压敏胶的增黏性。从物理和化学性质的角度来看，这些基本树脂只有达到一定温度熔化后才能够体现出增强热熔压敏胶粘合力的作用。如果温度没有达到要求将会降低粘性效果，甚至失去粘合力。因此，技术人员会在弹性体中加入石油树脂，在保证温度条件的情况下发挥其粘合性，提高压敏胶的浸润性和粘附性，增强粘接强度和冲击强度，使热熔压敏胶与被粘物体能够紧密贴合。而且，从实际效果来看，C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用也能够起到延缓开裂时间、强化粘性效果的作用。技术人员可以利用C5石油树脂加强填料和聚合物混合能力，使热熔压敏胶达到更高的耐热温度。考虑到C5石油树脂为非晶体状态，因此想要将其加入到热熔压敏胶中，必须达到软化要求，展现出C5石油树脂改性后色度、相容性、熔融黏度、酸值、碘值等重要指标的特性，提升热熔压敏胶的使用性能。改性后的C5石油树脂应用于热熔压敏胶的具体指标要求如表1所示。

（二）利用改性后的C5石油树脂改善热熔压敏胶的粘接性能

热熔压敏胶的粘接性能可以从持粘强度、初粘强度和 180°剥离强度的角度入手进行论述【7】。热熔压敏胶与被粘材料之间通过施加一定压力产生的粘接力为初粘强度。由于此时热熔压敏胶还没有达到最佳状态，因此粘合性有限。而持粘强度是指热熔压敏胶与被粘材料之间接触通过施加压力能够达到的最大限度粘接力。由于此时热熔压敏胶已经达到最佳状态，因此粘合力也最强。技术人员可以根据自身需求选择热熔压敏胶的粘合强度。对于热熔压敏胶来说，加入高性能的增粘树脂可以提升其粘性、改善粘接性能。具体来说，改性后的C5石油树脂的分子量、软化点等特性因素与热熔压敏胶性能之间的关系可以概括为以下几点：

一是改性后的C5石油树脂软化点增高，热熔压敏胶粘接力提升、软化点提升、熔融粘度提升、耐热性提升、耐寒性降低。

二是改性后的C5石油树脂分子量增大，热熔压敏胶粘接力提升、软化点提升、熔融粘度提升、耐热性提升、耐寒性降低。

三是改性后的C5石油树脂芳香族量增多，热熔压敏胶粘接力降低、软化点提升、熔融粘度和耐热性以及耐寒性等指标保持不变。

四是改性后的C5石油树脂酸值增大，热熔压敏胶粘接力提升，软化点和熔融粘度以及耐热性等指标保持不变、耐寒性降低。

1.基于弹性体与增粘树脂间的配伍性选择强化热熔压敏胶的粘接力

从本质上讲，改性后的C5石油树脂与弹性体之间的相容性关系可以直接影响热熔压敏胶的粘接力大小。若是C5石油树脂与弹性体之间的相容性比较好，则在一定应力影响下热熔压敏胶将会与被粘材料充分结合。改性后的C5石油树脂与热熔压敏胶弹性体之间的相容性与两者的极性和分子量等因素有直接关系。两者的极性和分子量条件相似则相容性较好，因此技术人员在将改性后的C5石油树脂加入热熔压敏胶时可以从这一点入手，将相容性较好的石油树脂加入其中，借此提升胶体的初粘强度、持粘强度和180°剥离强度。在这个过程中，技术人员必须明确改性后的C5石油树脂，只有与弹性体及助剂存在较强的相容性才能实现最佳黏性效果。根据学术界的研究成果来看，经过专家分析和实验发现使用枝链烯烃、芳香烃改性的C5石油树脂，凭借其自身具备的分子量和极性条件，与SIS弹性体之间存在较强相容性，因此加入到热熔压敏胶中能够产生比较好的增粘效果。但是，该产品与天然橡胶和SBR、SBS弹性体的相容性较差，因此不会产生比较好的增粘效果。此外，经过双环戊二烯或甲基双环戊二烯改性的C5石油树脂与SIS弹性体结合能够产生较好的粘接效果，但是与SBR弹性体结合则会削弱粘接效果。

2.基于软化点和熔融粘度对热熔压敏胶的影响强化热熔压敏胶的粘接力

一般来说，C5石油树脂的分子量和结构之间影响其软化点，如分子量越大、环状结构越高、其软化点就越好。从实际情况来看，改变改性后的C5石油树脂软化点可以增强热熔压敏胶的粘接力，提升石油树脂的软化点改变内聚强度的数值，使热熔压敏胶的粘接力更强，耐热性更好，这在一定程度上可以推动改性后C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用和发展。但是，技术人员在使用这种方式时也要注意不能将软化点提的太高，否则会产生反效果。一旦技术人员将改性后C5石油树脂的软化点设置的太高将会降低胶体的浸润能力和粘接力，容易影响热熔压敏胶的使用时长和效果。从操作效果来看，技术人员将改性后的C5石油树脂软化点设置为80℃-130℃之间，将会使胶体保持最佳粘接力。此外，C5石油树脂的分子量、分子量分布及其结构特点也会影响熔融粘度，在条件合适的情况下可以使胶体获得更好的粘接效果。技术人员可以适当调低熔融粘度增大热熔压敏胶与被粘材料之间的接触面积，强化胶体浸润程度，从而改善粘合效果。但是，技术人员在执行这项操作的过程中也需要注意不能将C5石油树脂的熔融粘度调整的太低，否则会导致粘合面胶体分布不均匀，反而无法呈现比较好的粘合效果。

3.基于蜡雾点对热熔压敏胶的影响强化热熔压敏胶的粘接力

C5石油树脂的蜡雾点参数与热熔压敏胶粘接力之间也存在一定的关系。从实际操作的角度来看，技术人员将改性后的C5石油树脂蜡雾点调整为92℃时，热熔压敏胶的持粘强度最高，粘接力最强。但是，并非蜡雾点越高、胶体的粘接力越强。一旦超过临界值，蜡雾点和持粘强度之间的关系将会出现先升高后降低的变化特征。经过反复测试，技术人员发现，当改性后的C5石油树脂蜡雾点在78℃-92℃之间时，胶体与C5石油树脂之间的相容性比较好、整个胶体的浸润状态也比较好，因此可以保持较强的粘接力。技术人员可以借助这一点对C5石油树脂的蜡雾点参数进行调整，发挥其性能优势改善胶黏剂的粘合效果。

结语

改性后的C5石油树脂在胶黏剂中的应用能够更有效改善其粘合性能，并且实现绿色环保无污染的发展目标。如今，改性后的C5石油树脂在胶黏剂中应用更加广泛，这在很大程度上解决了该行业发展过程中存在的一些问题，推动了相关领域的发展以及学术界理论体系的创新，为我国工业发展做出了突出贡献，这也是近些年来学术界加紧研究这方面内容的主要原因。从这一点来看，无论是学术研究人员还是从事该行业的技术人员都需要加强对该领域的重视程度，着力发展C5石油树脂改性技术，使其能够在胶黏剂应用工作中得到更好的应用条件，进一步推动行业发展，为产业更迭、结构优化奠定基础。

参考文献

【1】魏璨,赵明,张谦温等. 石油树脂应用与改性研究进展 [J]. 工业催化, 2015, 23 (11): 866-873.

【2】曹硕方,赵明,孙锦昌等. C_5石油树脂加氢改性研究进展 [J]. 工业催化, 2021, 29 (04): 35-41.

【3】王振. C5石油树脂加氢催化剂及其工艺研究[D]. 北京化工大学, 2018.

【4】于清溪. 石油树脂及其在橡胶工业等中的应用 [J]. 橡塑技术与装备, 2018, 44 (11): 13-18.

【5】胡银磊. C5石油树脂改性及其在路标漆中的应用分析 [J]. 当代化工研究, 2017, (03): 13-14.

【6】胡银磊. C5石油树脂改性及其在胶黏剂中的应用探讨 [J]. 当代化工研究, 2017, (02): 27-28.

【7】韩丹丹. 石油树脂的官能化改性工艺及性能研究[D]. 北京化工大学, 2016.