双环戊二烯石油树脂加氢改性的研究文献综述
2020-06-23 21:00:42
文 献 综 述
一、前言
石油树脂具有良好的耐碱性、耐水性和耐候性以及与有机物质具有良好的相溶性等优点,被广泛用于橡胶、塑料、油墨、涂料、胶粘剂、路标漆等多种制造行业,但因石油树脂存在脆性大、成膜性差、色泽深等缺点,限制其在众多领域的应用,通过加氢改性,可使石油树脂分子中的双键加成,从而改善其色泽和抗氧化稳定性,加氢后的石油树脂具有颜色浅、无异味、稳定性强等特点,大量用于卫生用品、无纺布、胶带、化妆品等高附加值产品的特种粘合剂[1]。
加氢石油树脂是对基础石油树脂进行加氢处理,使其中的不饱和成分氢化.制得氧化稳定性好的白色或接近无色的石油树脂[2-3]。而基础石油树脂是利用乙烯裂解副产的C5、C9馏分生产的一种热塑性烃类树脂用[4]。通过加氢反应,不仅可以改善树脂的色泽,还可以提高其耐候性、黏合性、稳定性、相容性。近年来各领域不断的发展,对石油树脂的质量要求越来越高,胶黏剂及密封剂应用的发展,特别是透明压敏胶带、户外用密封胶、一次性卫生用品、医用胶带、路标漆及聚烯烃改性剂的应用都需要色泽浅、无臭味及稳定性好的加氢改性石油树脂[5]。
我国改性石油树脂的生产开发起步较晚,DCPD加氢石油树脂作为一种高端石油树脂,在美国、日本等国已形成规模化生产[6]。目前国内生产DCPD石油树脂及氢化树脂的厂家主要包括河北启明、杭州扬利、河南濮阳等公司,但受限于原料纯度、工艺等因素,软化点、溶解性等性能指标相比国外厂家如Exxon、Eastman等公司的高软化点产品无太大竞争力,只有少部分产品可用于黏合剂等性能要求高的场合[7]。为满足日益增长的市场需求和防止垄断,应加快加氢石油树脂生产技术开发,迅速实现石油树脂加氢技术国产化。
二、加氢改性工艺
石油树脂加氢的目的是使树脂中的双键和苯环饱和,并脱除树脂在聚合过程中残留的卤化物,以改善树脂的光、热稳定性[8]。此外,由于加氢过程中存在使石油树脂降解的副反应改善树脂的互容性能。由于对树脂的规模及产品要求的不同,采取的加氢工艺也有所不同。国外石油树脂加氢技术始于20世纪60年代末期,其迅速发展是在80年代和90年代,比较有代表性的是埃克森公司、伊斯曼化学公司,瑞能公司、荒川化学工业公司等[9]。由于石油树脂的加氢难度相当大,以及生产规模及对产品要求的不同,国外石油树脂加氢工艺,可分为浆态加氢工艺、固定床加氢工艺和喷淋塔式加氢工艺[10]。
2.1浆态加氢工艺
也叫高压釜间歇工艺。此工艺一般是间歇式,也可以是连续式的。工艺流程为将树脂按一定的比例溶解在溶剂中,与带有载体的固体粉末催化剂一起加入具有搅拌器的反应釜中,保持氢压3.0~25MPa,反应温度150~300℃,加氢4h,加氢物料经过滤脱除催化剂(催化剂可以重复使用),最后经过闪蒸装置闪蒸,得到石油树脂,被蒸出的溶剂可以循环使用,树脂去加工成型和包装[11]。桨态加氢反应对于较小的生产规模比较适用,投资也较低。但是该工序存在操作繁琐、催化剂损失大等缺点[12]。
王世卿[13]等人以加氢转化率和树脂的软化点为主要考察指标,通过溶剂的筛选、工艺条件的考察以及正交优化试验,确定了较为适宜的加氢工艺条件:以甲苯(与加氢原料质量比为1:1)为溶剂、催化剂加入量3.0%左右、搅拌速率300r/min.反应温度为250~260℃、反应压力为4.5~5.0MPa、反应时间为4h。此条件下树脂的加氢转化率维持在93%以上,树脂样品的软化点在105℃以上。
2.2固定床加氢工艺