加氫石油樹脂的溶解度參數(shù)與分子結(jié)構(gòu)高度相關(guān),其核心以飽和烴骨架為主(C-C單鍵、脂環(huán)結(jié)構(gòu)),幾乎不含極性官能團(tuán),分子電荷分布均勻,內(nèi)聚力主要源于范德華力,因此溶解度參數(shù)整體處于非極性至弱極性區(qū)間(通常為8.0~9.5 (cal/cm³)¹/²),不同類型(C5、C9、DCPD)樹脂因結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)差異略有波動,但均偏離強(qiáng)極性物質(zhì)的溶解度參數(shù)范圍,這直接決定了其與不同極性溶劑的相容性呈現(xiàn)顯著梯度差異。
與強(qiáng)極性溶劑(如水、乙醇、乙二醇)的相容性極差,幾乎完全不溶解,這類溶劑分子依賴強(qiáng)偶極作用或氫鍵形成穩(wěn)定體系,而加氫石油樹脂分子無極性基團(tuán),無法與強(qiáng)極性溶劑分子形成有效相互作用,分子間作用力差異巨大,導(dǎo)致兩相分離,例如,C5、C9及DCPD型加氫石油樹脂均不溶于水和乙醇,即使在加熱或攪拌條件下也難以形成均勻溶液,這一特性也賦予了加氫石油樹脂良好的耐水性和抗極性介質(zhì)侵蝕能力。
與中等極性溶劑(如丙酮、丁酮、醋酸乙酯)的相容性呈現(xiàn)“部分相容”或“條件性相容”特征,且高度依賴樹脂型號與體系條件。部分經(jīng)過特殊工藝優(yōu)化的樹脂(如特定牌號的C5加氫石油樹脂)可與丙酮、酯類溶劑形成均相溶液,但普通C9加氫石油樹脂在這類溶劑中溶解性有限,室溫下易出現(xiàn)渾濁或沉淀,需通過加熱(40~60℃)、攪拌強(qiáng)化或搭配少量弱極性共溶劑(如甲苯)來改善溶解效果。這種條件性相容的根源在于中等極性溶劑的溶解度參數(shù)與加氫石油樹脂存在一定差值,僅在特定條件下能通過分子間弱相互作用(如誘導(dǎo)偶極作用)實(shí)現(xiàn)部分互溶。
與弱極性溶劑(如甲苯、二甲苯、環(huán)己烷)的相容性極佳,是加氫石油樹脂的首選溶劑類型,這類溶劑的溶解度參數(shù)與加氫石油樹脂高度匹配,分子間可通過范德華力形成穩(wěn)定的溶解平衡,即使在室溫下,加氫石油樹脂也能以較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)(30%~50%)完全溶解,形成透明、穩(wěn)定且流動性良好的溶液,例如,C5加氫石油樹脂在甲苯、二甲苯中可快速溶解,C9加氫石油樹脂在環(huán)己烷中室溫下質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%以內(nèi)時(shí)溶液均一性良好,這類溶劑也廣泛應(yīng)用于加氫石油樹脂的制備、改性及后續(xù)加工(如涂料調(diào)配、膠粘劑生產(chǎn))環(huán)節(jié)。
與非極性溶劑(如苯、溶劑油、正庚烷)的相容性同樣優(yōu)異,幾乎適用于所有類型的加氫石油樹脂。非極性溶劑分子與加氫石油樹脂分子的作用力類型完全一致(均為范德華力),溶解度參數(shù)匹配度極高,溶解過程無需特殊條件,室溫下即可實(shí)現(xiàn)高效互溶,例如,C9加氫石油樹脂在正庚烷中質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%以內(nèi)時(shí),溶液流動性始終保持良好,無分層或沉淀現(xiàn)象;溶劑油(如6#、120#溶劑油)因揮發(fā)性適中、成本較低,常被用于加氫石油樹脂的稀釋與施工環(huán)節(jié),滿足工業(yè)生產(chǎn)中的溶解性與工藝適配需求。
若需拓展加氫石油樹脂與極性溶劑的相容性,可通過結(jié)構(gòu)改性或復(fù)配策略實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,例如,對C9加氫石油樹脂采用馬來酸酐等不飽和酸酐進(jìn)行接枝改性,引入羧基等極性基團(tuán),可顯著提升其與丙酮、丁酮等中等極性溶劑的相容性,改性后的樹脂甚至可通過丙酮、丁酮進(jìn)行萃取提純;此外,將DCPD加氫樹脂(溶解度參數(shù)介于塑料相和橡膠相之間,適配性更廣泛)與C5或C9加氫樹脂復(fù)配,可微調(diào)體系整體溶解度參數(shù),兼顧對中等極性溶劑和非極性溶劑的適配性,滿足涂料、膠粘劑等領(lǐng)域多溶劑體系的應(yīng)用需求。
本文來源:河南向榮石油化工有限公司 http://m.jieqite.com/