Uvod
Naftne smoleopćenito su amorfni ugljikovodični-smolni materijali proizvedeni od ugljikovodičnih sirovina. Njihov sastav i svojstva variraju u zavisnosti od sirovina, načina proizvodnje i klase proizvoda.
Tačka omekšavanja je važan parametar specifikacije za naftne smole, ali vrijednost treba tumačiti zajedno s tipom smole, oznakom kvaliteta, metodom ispitivanja, kompatibilnošću formulacije i namjeravanom primjenom.
Ovaj vodič objašnjava kako kupci mogu tumačiti podatke o tački omekšavanja i upoređivati razrede naftnih smola koristeći dokumentirane specifikacije i odgovarajuće informacije o ispitivanju.
Šta znači tačka omekšavanja za naftnu smolu?
Tačka omekšavanja je empirijski parametar termičkog omekšavanja definiran metodom ispitivanja. Naftne smole općenito omekšaju progresivno, a ne pokazuju jednu oštro definiranu temperaturu topljenja.
Tačka omekšavanja ne treba se tretirati kao ekvivalentna:
- Tačka topljenja – temperatura faznog prijelaza povezana s kristalnim materijalom
- Temperatura staklastog prijelaza (Tg) – područje staklastog prijelaza karakterizirano odgovarajućom termičkom ili mehaničkom metodom ispitivanja
- Temperatura raspadanja – temperatura povezana sa hemijskom razgradnjom
- Maksimalna radna temperatura – radna granica zavisna od aplikacije
- Otpornost na toplotu ili performanse na visokim temperaturama – šire karakteristike performansi na koje utiču kompletna formulacija i uslovi rada
Ova svojstva opisuju različite aspekte ponašanja materijala i ne bi se trebala koristiti naizmenično.
Kako se mjeri tačka omekšavanja?
Metode ring-and-ball određuju definiranu temperaturu omekšavanja korištenjem standardiziranih aparata i uslova ispitivanja.
Dva ASTM standarda relevantna za mjerenje tačke omekšavanja ugljikovodične smole su:
ASTM E28-18(2022)
Standardne metode ispitivanja za tačku omekšavanja smola dobivenih od borovih kemikalija i ugljovodonika, pomoću aparata s prstenom i kuglom
ASTM E28 uključuje automatiziranu referentnu metodu prstena i lopte i ručnu alternativnu metodu.
ASTM D6493-11(2022)
Standardne metode ispitivanja za tačku omekšavanja ugljikovodičnih smola i smola na bazi kolofonija pomoću automatiziranog aparata s prstenom i kuglom
ASTM D6493 posebno pokriva ugljovodonične smole, smole na bazi kolofonija i slične materijale koji koriste automatizovane aparate sa prstenom i kuglom.
ASTM standardi priznaju da ovi materijali smole omekšaju progresivno, a ne na jednoj određenoj temperaturi. Usko definisana metoda ispitivanja je stoga neophodna kada se upoređuju rezultati tačke omekšavanja.
Tačka omekšavanja je specifična za razred i metodu
Vrijednosti tačke omekšavanja uvijek treba tumačiti zajedno s metodom ispitivanja i primjenjivom procedurom.
Prijavljene vrijednosti treba upoređivati samo kada su relevantne metode i uvjeti ispitivanja na odgovarajući način usklađeni. Vrijednosti dobijene različitim postupcima ne bi se trebale automatski tretirati kao ekvivalentne.
Specifikacija proizvoda može definirati zahtjev za tačkom omekšavanja kao ciljni raspon, minimum, maksimum ili drugu kontroliranu granicu. Tipične vrijednosti prikazane u Tehničkom listu (TDS) ne treba automatski tumačiti kao zagarantovana ograničenja specifikacije osim ako su eksplicitno identifikovane kao takve.
Koji materijalni faktori mogu uticati na tačku omekšavanja?
Svojstva naftne smole zavise od sirovina, hemijskog sastava, strukture smole i načina proizvodnje koji se koristi za proizvodnju određene vrste.
Karakteristike materijala relevantne za ponašanje tačke omekšavanja mogu uključivati:
- Sastav sirovine ili rez ugljovodonika
- Aromatičnog ili alifatskog karaktera
- Karakteristike molekulske težine i distribucija
- Oligomerni sastav
- Strukturne karakteristike
- Proizvodni put
- Stanje hidrogenacije
- Kvalitetni dizajn i sastav proizvoda
Komercijalne naftne smole se takođe mogu identifikovati korišćenjem klasifikacija kao što suC5,C9,C5/C9, ili hidrogenizovane vrste, u zavisnosti od njihovih karakteristika sirovine i proizvoda.
Ovi faktori su u interakciji, tako da tačku omekšavanja treba procijeniti na osnovu izmjerenih podataka o proizvodu, a ne zaključivati samo iz jednog molekularnog ili kompozicionog parametra.
Zašto se uslovi polimerizacije ne mogu svesti na jednostavna pravila
Način proizvodnje i uslovi procesa mogu uticati na sastav i svojstva rezultirajuće ugljovodonične smole. Međutim, kupci ne bi trebali zaključiti tačku omekšavanja iz jedne proizvodne varijable.
Za odluke o nabavci i formulaciji, relevantna informacija je izmjerena specifikacija tačke omekšavanja za gotovi razred smole zajedno sa korištenom metodom ispitivanja.
Hidrogenacija ne znači automatski višu tačku omekšavanja
Hidrogenacija modifikuje hemijske karakteristike ugljovodoničnih smola, ali samo status hidrogenacije ne bi trebalo da se koristi da bi se zaključila određena tačka omekšavanja.
Odgovarajući pristup je da se pregleda dokumentovana specifikacija tačke omekšavanja za tačan hidrogenizovani ili nehidrogenizovani kvalitet koji se razmatra.
Miješanje mijenja formulirani sistem, a ne originalnu smolu
Kada se naftna smola pomiješa s drugim materijalom, rezultirajuća svojstva pripadaju formulaciji ili mješavini, a ne redefiniranju originalne naftne smole.
Stoga treba procijeniti kompatibilnost za namjeravanu formulaciju, a svojstva na nivou formulacije treba mjeriti korištenjem odgovarajućih metoda ispitivanja, a ne predviđati samo na osnovu svojstava pojedinačnih komponenti.
Ova razlika je posebno važna kada se uporedi specifikacija sirovine dobavljača sa ponašanjem gotovog ljepila, premaza, gumene smjese ili drugog formulisanog sistema.
Tačka omekšavanja nije isto što i otpornost na toplinu
Viša tačka omekšavanja sama po sebi ne uspostavlja:
- Maksimalna temperatura rada
- Termička stabilnost
- Otpornost na puzanje
- Otpornost na toplinu ljepila
- Toplotna otpornost premaza
Otpornost na toplotu u krajnjoj upotrebi je šira osobina na koju utiču kompletna formulacija i uslovi rada.
Iz tog razloga, smola s višom specifikacijom tačke omekšavanja ne bi se trebala automatski opisivati kao "bolja" ili otpornija smola na toplinu. Odgovarajuća vrijednost ovisi o predviđenoj formulaciji i zahtjevima primjene.
Šta bi kupci trebali provjeriti
Kada procjenjuju naftnu smolu prema tački omekšavanja, kupci bi trebali razmotriti:
- Tačna oznaka tipa i kvaliteta naftne smole
- C5, C9, C5/C9 ili hidrogenizirana oznaka gdje je primjenjivo
- Specificirani zahtjev za tačku omekšavanja ili kontrolirana granica
- Metoda ispitivanja tačke omekšavanja i primenljiva procedura
- Tipična vrijednost u odnosu na ograničenje specifikacije
- Specifikacija proizvoda – ograničenja materijala pod kontrolom dobavljača ili dogovorenih kupaca
- Tehnički list (TDS) – navedena ili tipična tehnička svojstva
- Sigurnosni list (SDS) – informacije o opasnostima, rukovanju i skladištenju
- Certifikat o analizi (CoA) – podaci o kontroli kvaliteta specifični za seriju za uključene testne parametre, gdje su navedeni
- Kompatibilnost sa predviđenom formulacijom
- Predviđeni zahtjevi za primjenu
Prilikom poređenja kvaliteta dobavljača, prijavljene vrijednosti tačke omekšavanja treba da se zasnivaju na istim ili na odgovarajući način uporedivim metodama ispitivanja.
Ako je potrebna viša tačka omekšavanja, kupci bi trebalo da odaberu klasu sa specificiranim opsegom tačke omekšavanja ili kontrolisanom granicom koja ispunjava uslove primene, a zatim proveravaju kompatibilnost sa predviđenom formulacijom.
Zaključak
Tačka omekšavanja je parametar specifikacije specifičan za razred i metodu, a ne samostalna mjera ukupne performanse smole. Kupci bi ga trebali procijeniti koristeći primjenjivu metodu ispitivanja, specifikaciju proizvoda, TDS i informacije specifične za seriju gdje su dostupne.
Odgovarajuća tačka omekšavanja zavisi od predviđene formulacije i zahteva krajnje upotrebe. Treba ga odabrati iz izmjerenih, dokumentiranih podataka o razredima, a ne predviđati na osnovu pojednostavljenih pravila proizvodnje ili oznaka kategorije proizvoda.
Reference
1. ASTM International. (2022). *ASTM E28-18(2022): Standardne metode ispitivanja za tačku omekšavanja smola dobijenih od borovih hemikalija i ugljovodonika, pomoću aparata sa prstenom i kuglom*. ASTM International. DOI: 10.1520/E0028-18R22.
2. ASTM International. (2022). *ASTM D6493-11(2022): Standardne metode ispitivanja za tačku omekšavanja ugljovodoničnih smola i smola na bazi kolofonija pomoću automatizovanog aparata sa prstenom i kuglom*. ASTM International. DOI: 10.1520/D6493-11R22.
3. Mildenberg, R., Zander, M., & Collin, G. (1997). *Ugljovodonične smole*. VCH. DOI: 10.1002/9783527614653.