C9餾分催化聚合制備C9石油樹脂工藝研究

李 峰

(大慶華科股份有限公司，黑龍江 大慶 163714)

C9石油樹脂具有黏性好、可塑性好、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，在油墨、涂料、粘合劑、橡膠等行業(yè)應(yīng)用廣泛［1］。本文通過C9餾分中分離出不同餾分，采用催化聚合方式制備C9石油樹脂產(chǎn)品，并通過實(shí)驗(yàn)得到最佳聚合工藝。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原料

輕C9;雙環(huán)戊二烯餾分;茚餾分;輕組分;大慶華科股份有限公司。三氟化硼乙醚絡(luò)合物;破乳劑;抗氧劑;氫氧化鈉:工業(yè)級(jí)。

1.2 聚合工藝

開啟反應(yīng)釜攪拌，打開回流水，分別取以上的一種或幾種餾分為原料，加入1升夾套玻璃反應(yīng)釜中，緩慢向反應(yīng)釜內(nèi)加入催化劑，控制滴加速度及溫度，催化劑加入完畢后，升溫并恒溫反應(yīng)。反應(yīng)完成將物料移入水洗釜進(jìn)行堿洗并水洗，將有機(jī)層移入三頸瓶中進(jìn)行減壓蒸餾，放出樹脂液冷卻測(cè)試。

1.3 反應(yīng)原理［2］

首先，催化劑C(BF3等)與助催化劑AH(H2O)通過平衡反應(yīng)，生成催化劑絡(luò)合物:

在鏈引發(fā)中，與單體M發(fā)生如下反應(yīng):

而在鏈終止時(shí)，最常見的是發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即把質(zhì)子轉(zhuǎn)移給某種單體分子，又可叫做鏈轉(zhuǎn)移劑Tr:

聚合反應(yīng)的速率Rp和數(shù)均聚合度一般可表示為:

其中，［C］、［AH］、［M］和［Tr］分別表示為催化劑、助催化劑、單體和鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度。在一定溫度下，聚合反應(yīng)速率隨催化劑與助催化劑濃度的提高而增大，隨單體濃度的增加而增大，而與鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度成反比;數(shù)均聚合度，反映相對(duì)分子質(zhì)量的大小，它僅與單體濃度和鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度相關(guān)。

1.4 分析方法

1.4.1 軟化點(diǎn)測(cè)定

采用環(huán)球法，按照GB4507－84中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試。

1.4.2 色相測(cè)定

采用GB12007.1－89中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。將樹脂溶解在甲苯中配成均勻溶液，試樣與甲苯質(zhì)量比為1∶1。仲裁時(shí)采用試樣與甲苯比為1∶1。

1.4.3 收率測(cè)定

收率(%)=所得樹脂/所蒸樹脂液×100%。

1.4.4 正庚烷值

采用GB/T 24138－2009附錄B中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料的選擇

分別以輕C9、輕芳烴、輕組分、雙環(huán)餾分、茚餾分的互配為原料進(jìn)行催化聚合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，以輕C9為原料樹脂的色相較深;以輕芳烴為原料，由于物料的不穩(wěn)定則平行效果不好，樹脂的色相較深;以C9分離中的輕組分、雙環(huán)餾分及茚餾分互配的原料進(jìn)行聚合，由于輕組分中環(huán)戊二烯及甲基環(huán)戊二烯含量較高，進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，有大量的輕組分揮發(fā)，在水洗之后，聚合液乳化現(xiàn)象較嚴(yán)重，損失較大，總收率相對(duì)較低，因此輕組分不適合作為C9石油樹脂的原料添加餾分;選擇C9石油樹脂聚合原料為雙環(huán)餾分及茚餾分。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experimental results

2.2 原料配比對(duì)樹脂性能的影響

根據(jù)以上選用的原料，進(jìn)行原料不同配比小試實(shí)驗(yàn)，考察原料配比對(duì)樹脂性能的影響，小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 原料配比對(duì)樹脂性能的影響Table 2 The influence of the raw material ratio on the resin properties

從表2中可以看出，茚餾分含量越多則軟化點(diǎn)越高，樹脂收率越高，但是色相也越深。因此選擇茚餾分與雙環(huán)餾分的比為5∶1最為適宜。

2.3 催化劑加入量對(duì)樹脂性能的影響

從表3可以看出，隨著催化劑加入量的增加樹脂的軟化點(diǎn)和收率也隨之增加，但當(dāng)催化劑加入量增加至原料量的0.6%時(shí)，樹脂色相加深，因此選擇催化劑的加入量為0.5%最為適宜。

表3 催化劑加入量對(duì)樹脂性能的影響Table 3 The influence of the amount of the catalyst on the resin properties

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)樹脂性能的影響

固定茚餾分及雙環(huán)餾分的比例為5:1，催化劑的加入量為原料總量的0.5%，改變樹脂的反應(yīng)時(shí)間，考察樹脂性能的影響。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)樹脂性能的影響Table 4 The influence of the reaction time on the resin properties

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，樹脂的收率和軟化點(diǎn)都增加，樹脂色相也變深，但反應(yīng)時(shí)間9 h與12 h比較，樹脂收率、軟化點(diǎn)及色相均沒有太大的變化，但正庚烷值降低，因此選擇反應(yīng)時(shí)間為9 h適宜。

4 結(jié) 論

選擇C9催化聚合的原料為雙環(huán)戊二烯餾分和茚餾分，反應(yīng)比例為1∶5，催化劑加入量為原料量的0.5%，反應(yīng)時(shí)間為9 h，該工藝聚合可以得到樹脂收率為34.1%，軟化點(diǎn)為122℃，色相11的 C9石油樹脂。

［1］張紹軍，王強(qiáng)，馬海洪等.熱聚合法合成芳烴石油樹脂新工藝［J］.化工進(jìn)展，2003，22(1):64 ～66.

［2］奧迪安G著.聚合反應(yīng)原理［M］.北京:科學(xué)出版社，1987.230 ～242.