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加氢石油树脂原料的组分配比对其性能的影响

发表时间:2026-01-29

加氢石油树脂的原料组分配比是决定其分子结构、聚合特性及最终产品性能的核心因素,原料中烯烃类型与含量、芳烃含量、树脂烃碳数分布、杂原子及杂质含量的配比差异,会直接影响加氢前基础树脂的聚合度、支化度、芳环含量,再经加氢工艺后,进一步传导至成品的软化点、相容性、耐候性、粘接性、热稳定性等关键性能,且不同应用场景(胶黏剂、橡胶增粘、涂料、热熔制品)对原料组分配比的需求差异显著。以下从核心原料组分的配比维度,解析其对加氢石油树脂各项性能的具体影响,同时明确不同应用场景的原料配比适配逻辑:

一、烯烃类型与含量配比,决定树脂的聚合活性与基础粘接性能

加氢石油树脂的核心原料为C5C9C5/C9共聚类烯烃,还有少量双环戊二烯(DCPD)、间戊二烯等特种烯烃,不同烯烃的种类占比、总烯烃含量直接决定基础树脂的聚合反应活性,同时影响加氢后树脂的分子链柔韧性、极性,进而关联粘接性、相容性等核心性能。

总烯烃含量:原料中总烯烃含量需控制在适宜范围(一般60%~85%),是聚合反应的基础,含量过低会导致聚合度不足,基础树脂分子量偏小,加氢后成品软化点偏低、粘接强度不足,且树脂的内聚能弱,在胶黏剂中易出现持粘力差的问题;含量过高则会因聚合反应过于剧烈,产生过度交联的大分子产物,加氢后树脂分子链刚性过强,柔韧性下降,与橡胶、聚合物基材的相容性变差,同时易出现树脂脆化、热熔加工时流动性不佳的问题。

单烯烃与双烯烃配比:原料中单烯烃(如1-戊烯、1-壬烯)为线性结构,双烯烃(如异戊二烯、苯乙烯、间戊二烯)含不饱和双键,是聚合交联的活性位点。单烯烃占比高时,聚合后基础树脂分子链线性度高、支化度低,加氢后树脂的柔韧性、热熔流动性优异,与线性聚合物(如PEPP)的相容性好,适配热熔胶、塑料改性场景;双烯烃占比高时,聚合反应的交联位点多,基础树脂聚合度高、支化度大,加氢后树脂的软化点更高、内聚能更强,粘接强度和持粘力提升,适配橡胶增粘、压敏胶等对粘接性能要求高的场景,但双烯烃占比过高(>30%)会导致聚合过程中凝胶化风险增加,加氢后树脂的溶解性下降,与非极性基材的相容性变差。

C5/C9烯烃配比:C5烯烃为脂肪族烯烃,分子链短、极性低,C9烯烃为芳香族烯烃,分子链长、含芳环结构且极性稍高。纯C5原料加氢后为脂肪族石油树脂,极性低、耐候性极佳、与橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶)的相容性优异,是橡胶增粘的核心原料,但粘接强度相对较弱;纯C9原料加氢前为芳香族树脂,加氢后芳环部分或全部饱和,保留一定极性,粘接性、与极性基材(如EVASBS、涂料树脂)的相容性更好,软化点也更高,但耐候性略低于纯C5加氢树脂;C5/C9共聚原料的配比则可实现性能折中,C5占比高时侧重柔韧性、耐候性,C9占比高时侧重粘接性、软化点和极性相容性,通过调整二者配比(如C5:C9=7:35:53:7),可制备出不同性能的共聚加氢石油树脂,适配胶黏剂、热熔制品等多场景需求。

特种烯烃(DCPD、环烯烃)配比:原料中加入少量双环戊二烯(DCPD)、环己烯等环烯烃(占比5%~15%),环烯烃的环状结构会提升基础树脂的分子刚性,加氢后树脂的软化点显著提高,热稳定性和内聚能增强,同时环结构不会大幅降低树脂的柔韧性,适配对软化点和耐热性要求高的场景(如高温热熔胶、汽车胶黏剂);但环烯烃占比过高(>20%)会导致树脂分子链刚性过强,热熔流动性下降,且与非极性基材的相容性变差,易出现树脂脆化、粘接层开裂的问题。

二、芳烃含量配比,影响树脂的极性、耐候性与加氢工艺难度

原料中的芳烃主要为C9馏分中的苯乙烯、甲基苯乙烯、茚类等,芳烃的总含量、单环/多环芳烃配比,不仅影响基础树脂的极性和聚合特性,还决定加氢工艺的反应条件,同时直接影响加氢后树脂的芳环饱和程度,进而关联成品的耐候性、相容性、色泽等性能。

芳烃总含量:原料中芳烃含量低时,加氢前基础树脂的脂肪族特征显著,加氢工艺条件温和(低温低压),加氢后树脂芳环含量极低,色泽为水白或超水白,耐候性、抗黄变性极佳,适配涂料、高端胶黏剂等对色泽和耐候性要求高的场景;芳烃含量高时,基础树脂的极性更高,粘接性更强,但加氢时需要更高的温度和压力才能实现芳环的有效饱和,若加氢不充分,残留的芳环会导致树脂色泽偏黄、耐候性下降,若深度加氢则会增加工艺成本,且过度饱和会导致树脂的极性略有降低,粘接性小幅下降。

单环与多环芳烃配比:原料中单环芳烃(苯乙烯、甲基苯乙烯)占比高时,芳环结构简单,加氢反应更易进行,且加氢后单环芳环饱和为环己烷结构,能保留树脂的适度极性,兼顾粘接性和耐候性;多环芳烃(茚类、萘类)占比高时,芳环共轭程度高,加氢反应难度大,易出现加氢不充分的情况,残留的共轭芳环会导致树脂色泽变差、热稳定性下降,且多环芳烃聚合后会让基础树脂分子链刚性过强,加氢后树脂的柔韧性下降,易脆化,因此原料中需严控多环芳烃含量(一般<5%)。

三、树脂烃碳数分布配比,决定树脂的分子量分布与加工、使用性能

原料中的树脂烃碳数主要集中在C5~C10,碳数的窄宽分布、不同碳数区间的占比,决定了基础树脂的分子量分布,加氢后直接影响成品树脂的软化点、热熔流动性、溶解性、与基材的相容性等关键加工和使用性能。

碳数分布的宽窄:原料碳数分布窄(如单一C5、单一C9馏分),聚合后基础树脂的分子量分布更均一,加氢后成品树脂的性能稳定性好,热熔加工时流动性均匀,与基材的相容性一致,不会出现因分子量差异导致的局部粘接性不均、热稳定性波动的问题;原料碳数分布宽(C5~C10混合),聚合后基础树脂的分子量分布较宽,加氢后树脂虽能兼顾高软化点和一定的流动性,但性能稳定性下降,热熔加工时易出现局部流动性差、结团的问题,且在溶剂型胶黏剂中,溶解性的均匀性也会降低。

低碳数(C5~C6)与高碳数(C8~C10)配比:原料中低碳数烃占比高时,聚合后基础树脂分子量偏小,加氢后树脂软化点偏低、热熔流动性优异,溶解性好,与低分子量聚合物基材的相容性佳,适配热熔胶的增粘和流动性调节;高碳数烃占比高时,聚合后基础树脂分子量大,加氢后树脂的软化点更高、热稳定性和内聚能更强,粘接强度和持粘力提升,适配对耐热性、粘接强度要求高的场景(如高温压敏胶、橡胶硫化增粘),但高碳数占比过高会导致树脂热熔流动性下降,加工时需要更高的温度,且与低极性、低分子量基材的相容性变差。

四、杂原子与杂质含量配比,影响树脂的加工稳定性、色泽与耐老化性

原料中不可避免含有少量杂原子化合物(含硫、氮、氧)和机械杂质,这类物质的含量占比虽低,但对加氢石油树脂的性能影响显著,不仅会导致加氢催化剂中毒、降低加氢效率,还会影响成品树脂的色泽、热稳定性、耐老化性,甚至在加工和使用过程中产生异味、腐蚀设备。

含硫、氮化合物:原料中含硫(如硫醇、噻吩)、含氮(如胺类、腈类)化合物含量过高(硫>50ppm、氮>30ppm),会与加氢催化剂的活性位点结合,导致催化剂中毒失活,加氢反应无法充分进行,基础树脂中的不饱和键和芳环残留过多,成品树脂色泽偏黄、耐候性差;同时,未被脱除的硫、氮杂原子会留在加氢树脂分子中,成为热氧化老化的活性位点,导致树脂在高温加工和长期使用过程中易发生热降解、氧化黄变,热稳定性和耐老化性大幅下降,因此原料中需严控硫、氮含量(硫<20ppm、氮<10ppm)。

含氧化合物:原料中含氧化合物(如酮、醛、羧酸)占比过高,会在聚合过程中与烯烃发生副反应,生成极性过高的产物,导致基础树脂的聚合度不均,加氢后树脂的相容性变差,与非极性基材结合时易出现粘接层剥离;同时,含氧化合物会提升树脂的整体极性,若超出应用场景的需求,会导致胶黏剂的持粘力下降,因此原料中含氧化合物含量需控制在<0.5%

机械杂质与重质组分:原料中的机械杂质(如焦粉、铁锈)会影响聚合反应的均匀性,导致基础树脂出现局部凝胶化;重质组分(如C10以上大分子烃)占比过高,会导致聚合后基础树脂分子量分布过宽,加氢后树脂的热熔流动性下降,加工时易出现结焦、堵料的问题,因此原料需经精密过滤和精馏切割,去除机械杂质和重质组分,重质组分占比需<3%

五、不同应用场景的原料组分配比适配逻辑

加氢石油树脂的原料组分配比无绝对适宜值,核心是根据应用场景的性能需求进行精准调配,实现各项性能的平衡:

橡胶增粘(轮胎、橡胶制品):优先选用高C5烯烃(>80%)、低芳烃(<5%)、双烯烃占比20%~25%的原料,加氢后为脂肪族加氢树脂,极性低、与天然橡胶/合成橡胶的相容性极佳,且耐候性好,能提升橡胶的粘合力和加工流动性,同时避免树脂对橡胶硫化性能的干扰。

热熔胶(包装、木工、汽车):包装/木工热熔胶选用C5/C9共聚(配比5:5~7:3)、芳烃含量10%~15%的原料,兼顾柔韧性、流动性和粘接性,与EVASBS等基材相容性好;汽车热熔胶因对耐热性要求高,选用含5%~10%DCPDC5/C9共聚(配比3:7)原料,提升软化点和热稳定性,同时保证与车用聚合物基材的相容性。

压敏胶(胶带、标签):选用C9烯烃为主(>70%)、芳烃含量15%~20%、双烯烃占比25%~30%的原料,加氢后树脂保留适度极性,粘接强度和持粘力优异,与压敏胶的主体树脂(SBSSIS)相容性好,能提升胶带的初粘力和持粘力,且色泽浅,适配透明胶带场景。

涂料(防腐、工业涂料):优先选用高C5烯烃(>75%)、超低碳芳烃(<3%)、总烯烃含量70%~75%的原料,深度加氢后为水白级脂肪族树脂,耐候性、抗黄变性极佳,且与涂料树脂(如丙烯酸、醇酸树脂)的相容性好,能提升涂料的附着力和耐刮擦性,不影响涂料的色泽和透明性。

六、原料组分配比调控的核心原则

平衡聚合活性与产品性能:控制烯烃和双烯烃的含量,避免因聚合活性过高导致凝胶化,或活性过低导致产品性能不足。

兼顾核心性能与辅助性能:如胶黏剂场景需平衡粘接性与流动性,涂料场景需平衡附着力与耐候性,通过烯烃、芳烃、碳数分布的配比实现性能折中。

适配加氢工艺条件:原料芳烃、双烯烃含量过高会增加加氢工艺难度和成本,需在产品性能需求和工艺成本之间找到平衡,避免过度加氢导致的成本浪费。

严控杂质含量:杂原子和杂质对树脂性能的负面影响具有叠加性,需从原料端进行严格控制,为后续聚合和加氢工艺奠定基础。

加氢石油树脂的原料组分配比是其性能的“源头密码”,各组分的配比通过影响聚合反应和加氢过程,最终传导至成品的各项关键性能。实际生产中,需通过精馏切割精准调控碳数分布和烯烃类型、加氢精制去除杂质、定向聚合控制反应程度,结合应用场景的性能需求,制定个性化的原料组分配比方案,同时兼顾工艺可行性和生产成本,才能制备出符合市场需求的加氢石油树脂产品。

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