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加氢石油树脂基形状记忆聚合物的制备与性能

发表时间:2025-12-04

加氢石油树脂主要有C5C9DCPD三种类型,常通过共混、交联等方式与弹性体、树脂等基体复合制备形状记忆聚合物,成品凭借树脂带来的良好热稳定性与相容性,在形状恢复率、力学强度等方面表现优异,适配不同场景需求,以下是其具体制备方式和性能特点的详细解析:

制备方法

加氢石油树脂自身难以单独形成形状记忆结构,需与其他聚合物共混或交联构建 “固定相-可逆相”的形状记忆体系,不同类型树脂的制备路径各有侧重,具体如下:

C5加氢石油树脂基体系:该体系多适配废旧化纤类基体,侧重通过共混重塑形状记忆功能。先将废旧涤纶/锦纶/氨纶预处理后烘干,同时把 C5 加氢石油树脂与相容剂(如马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸羟丙酯接枝乙烯-辛烯共聚物)在 100℃烘箱中干燥4小时备用;再按预设比例混合预处理化纤、C5加氢石油树脂、相容剂及抗氧剂,放入双螺杆挤出机,在上下腔板200℃、螺杆转速74rpm条件下挤出造粒;最后将颗粒通过注塑机注塑成型,注塑时控制模温43℃、料筒温度200℃、保压时间6秒,即可制得形状记忆复合材料。其中C5加氢石油树脂通过与化纤分子形成氢键和范德华力构建可逆相,实现形状的变形与恢复。

C9 加氢石油树脂基体系:常与沥青、橡胶等复合制备耐高温形状记忆材料。以改性乳化沥青为例,采用 “先乳化后改性”的工艺,先将沥青乳化制成基础乳化沥青体系;再将C9加氢石油树脂与引发剂混合后加入乳化沥青中,在搅拌状态下保温反应,促使树脂分子与沥青分子形成互穿网络结构。C9加氢石油树脂的高软化点特性可作为体系的辅助固定相,提升材料高温下的形状稳定性,搭配沥青自身的粘弹性实现形状记忆功能。

DCPD加氢石油树脂基体系:适合高端耐高温场景的形状记忆材料制备,多与不饱和聚酯、橡胶共混交联。先将DCPD加氢石油树脂与不饱和聚酯树脂按比例混合,加入过氧化甲乙酮等固化剂和钴盐促进剂;随后在模具中进行加热固化,控制温度80-120℃,使体系发生交联反应形成三维网络。DCPD加氢石油树脂的饱和环结构作为固定相维持材料基本形态,而树脂与基体间的动态交联键作为可逆相,保障形状的可逆转变。

核心性能

加氢石油树脂基形状记忆聚合物的性能受树脂类型、添加量及基体影响显著,整体在形状记忆、力学和耐环境等方面表现突出,具体如下:

形状记忆性能

恢复效率:合理配比下该类材料恢复率表现优异。如C5加氢石油树脂与废旧化纤复合体系,当树脂添加量19.5%-39.5%时,形状恢复率可达85%以上;含加氢树脂的改性乳化沥青体系,在6%树脂添加量时,分子链段的形状恢复能力显著提升,能有效修复路面裂缝等形变。对于DCPD基体系,在高温工况下形状恢复率可维持在80%-90%,适配汽车内饰等场景的形变恢复需求。

响应温度:类型不同响应温度差异较大。C5C9基体系响应温度较低,多在60-100℃;DCPD基体系因树脂耐温性优异,响应温度可提升至100-150℃,部分交联改性体系甚至能在200℃下保持形状记忆活性,可用于高温设备密封等场景。

力学性能

拉伸与弯曲性能:C5加氢石油树脂与废旧化纤复合后,可显著改善化纤材料的力学缺陷,当树脂添加量29.5%时,复合材料拉伸强度较纯废旧化纤提升30%以上,弯曲强度提升 25% 左右,同时断裂伸长率保持在15%-25%,兼顾韧性与形状记忆所需的形变能力。

冲击强度:DCPD加氢石油树脂与不饱和聚酯复合后,材料的缺口冲击强度可达12-18kJ/m²,较未添加体系提升40%,避免材料在形状变形与恢复过程中因冲击发生破损。

耐环境稳定性:加氢工艺赋予树脂饱和分子结构,使复合材料具备出色的稳定性。C5C9基体系耐候性良好,在户外环境中暴晒6个月后,形状记忆性能衰减不足10%DCPD基体系表现更优,其改性材料在180℃下剪切强度仍大于10MPa,且LED封装应用中光衰率<5%,同时耐酸碱腐蚀性强,在常见化工介质中浸泡后,形状记忆和力学性能无明显下降。

本文来源:河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/