間戊二烯石油樹(shù)脂合成的研究

李曉宇 馬曉平(大慶華科股份有限公司樹(shù)脂分，黑龍江 大慶 163000)

石油樹(shù)脂屬于間戊二烯的主要下游應(yīng)用產(chǎn)品，近些年使用量快速增加。對(duì)此，必須積極進(jìn)行間戊二烯石油樹(shù)脂合成研究，生產(chǎn)出高軟化點(diǎn)、低色度的耐候性樹(shù)脂、共聚樹(shù)脂等等，滿足市場(chǎng)需求。

1 間戊二烯石油樹(shù)脂合成試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料和儀器

試驗(yàn)原料：間戊二烯（C5H8）、甲苯、三氯化鋁（AlCl3）、二乙烯苯（C6H4(CH:CH2)2）；實(shí)驗(yàn)儀器：5890SERIESII氣相色譜儀、WHF-1RH2型反應(yīng)釜、SYD-2806瀝青軟化點(diǎn)測(cè)定儀、QSG比色計(jì)、SNB-2-J旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)[1]。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 反應(yīng)部分

首先，稱取適量的AlCl3（催化劑）與甲苯（溶劑），并在反應(yīng)釜中倒入少量甲苯，然后將AlCl3與剩余的甲苯全部倒入反應(yīng)釜，從而確保AlCl3能夠充分溶于甲苯[2]。啟動(dòng)攪拌，持續(xù)時(shí)間大約為10min，注意在攪拌的同時(shí)利用冰塊進(jìn)行降溫，確保聚合液的溫度處于0-15℃。此時(shí)，需通過(guò)滴加的方式將400mL的間戊二烯加入反應(yīng)釜，并將反應(yīng)溫度控制為45℃-50℃。滴加完成后，控制恒溫保持在55℃，恒溫反應(yīng)時(shí)間為30min。

1.2.2 中和部分

首先，在水洗釜中添加適量的5%破乳劑和3%堿液；然后對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行放料處理，把聚合液倒進(jìn)水洗釜中，并進(jìn)行攪拌，時(shí)間需達(dá)到10min；攪拌完成的后，從底部將堿洗液排放，并在釜中倒進(jìn)50℃的水洗水，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求攪拌0min，然后將其靜置15-20min，把釜中的乳化層與水洗液排放掉。值得注意的是，聚合液的酸堿度必須控制在7.5-8.5的范圍內(nèi)，一旦其超過(guò)了8.5，則必須再次進(jìn)行水洗，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。最后，在聚合液中添加適量抗氧劑與改性劑，并攪拌5min，然后放料至三頸瓶中。

1.2.3 汽提脫溶部分

將已經(jīng)準(zhǔn)備好的三頸瓶放置在電加熱套內(nèi)進(jìn)行加熱處理，并通過(guò)常壓蒸餾到180℃，無(wú)餾出時(shí)方可停止，并將沒(méi)有參與反應(yīng)的單體與甲苯溶劑排出。使用真空泵進(jìn)行汽提，要求整個(gè)汽提過(guò)程中，真空度保持在0.09MPa，釜溫保持在200-210℃，通入的蒸汽量應(yīng)是樹(shù)脂1-1.5倍。當(dāng)汽提時(shí)間達(dá)到10min后，應(yīng)立即關(guān)閉真空泵，并把樹(shù)脂倒進(jìn)不銹鋼盤(pán)中進(jìn)行冷卻處理。

2 數(shù)據(jù)及其檢測(cè)分析

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

本試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)具體如下表1所示：

表1

2.2 檢測(cè)分析方法

本試驗(yàn)主要采取的檢測(cè)分析法包括：（1）ASTMD1159-66容量分析方法；（2）GB2294-80煤瀝青軟化點(diǎn)測(cè)定環(huán)球法；（3）GBl2007.1-89環(huán)氧樹(shù)脂顏色測(cè)定鐵鈷比色法；（4）ASTMD1544環(huán)氧樹(shù)脂溶液熱穩(wěn)定性測(cè)定方法；（5）HG3600-1999熱熔膠粘劑熔融粘度測(cè)定方法。

3 結(jié)果及討論

3.1 反應(yīng)溫度的影響

表2

整個(gè)聚合反應(yīng)的時(shí)間是90min，根據(jù)上表2中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)反應(yīng)溫度上升時(shí)，樹(shù)脂數(shù)均相對(duì)分子量不斷減小，軟化點(diǎn)也出現(xiàn)些許上升的情況，而對(duì)于熔融粘度與相對(duì)分子質(zhì)量分布這兩者而言，其基本沒(méi)有受到溫度變化的影響[3]。總的來(lái)說(shuō)，在反應(yīng)伊始階段，溫度保持在40℃為宜；當(dāng)軟化點(diǎn)要求較高時(shí)，溫度保持在60-65℃為宜。

3.2 甲苯用量的影響

甲苯用量的提高會(huì)導(dǎo)致軟化點(diǎn)不斷下降，與此同時(shí)膠體的產(chǎn)生也會(huì)隨之減少，因此必須合理控制甲苯的添加量，從而確保達(dá)到試驗(yàn)所需膠體和軟化點(diǎn)。

3.3 原料添加速度和催化劑用量的影響

如下表3所示為聚合反應(yīng)30min、60min以及90min時(shí)，獲得的樹(shù)脂質(zhì)量的不同變化，其中AlCl3用量是間戊二烯原料的1.5%。

表3

從上表數(shù)據(jù)中可以看出，在聚合反應(yīng)伊始階段，所得到的樹(shù)脂軟化點(diǎn)要遠(yuǎn)高于后期。同時(shí)，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量開(kāi)始增大、分布變寬，熔融粘度逐漸下降。對(duì)此，可以通過(guò)加大催化劑用量、降低溶劑用量的方式，獲得高軟化點(diǎn)、低熔融粘度的樹(shù)脂。

3.4 溶劑用量的影響

表4

1231190.40.379.376.095.496.7

在上表4中，催化劑用量一直保持為原料間戊二烯的1.5%，然后不斷改變?nèi)軇┯昧浚l(fā)現(xiàn)樹(shù)脂的性能發(fā)生了較大的變化。隨著溶劑用量的逐漸降低，樹(shù)脂軟化點(diǎn)不斷提升，而當(dāng)溶劑用量低于一定量時(shí)，直接導(dǎo)致聚合反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用上述方法進(jìn)行間戊二烯樹(shù)脂的合成是可行的，其整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程具有易于控制的優(yōu)點(diǎn)，從而使得產(chǎn)品的質(zhì)量具有保證，能夠滿足不用客戶要求，經(jīng)濟(jì)性良好。

[1]詹俊峰.間戊二烯石油樹(shù)脂合成技術(shù)進(jìn)展研究分析[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2013,(2):128-128.

[2]高超,王蘭蘭,張龍.AlCl3/SiO2催化間戊二烯石油樹(shù)脂的合成[J].合成樹(shù)脂及塑料,2012,29(2):5-8.

[3]吳龍杰.間戊二烯石油樹(shù)脂合成實(shí)驗(yàn)的分析[J].科技致富向?qū)?2011,(17).