Koje su potencijalne buduće primjene C5 i C9 kopolimerne ugljikovodične smole?

Uvod

C5/C9 kopolimerne ugljovodonične smolesu termoplastične ugljikovodične smole niske molekularne težine proizvedene iz tokova sirovina koje sadrže i alifatske i aromatične komponente. Mogu se koristiti kao smole za povećanje ljepljivosti ili modifikacije u odabranim formulacijama ljepila, gume, tiskarske boje i premaza.

Njihova vrijednost ne dolazi jednostavno iz kombinacije dvije kategorije sirovina. Promjenom ravnoteže alifatskog i aromatičnog karaktera, C5/C9 kopolimerizacija može proizvesti razrede s kompatibilnošću i karakteristikama materijala koji se razlikuju od onih ugljikovodičnih smola tipa C5 ili C9. Praktični rezultat, međutim, ostaje specifičan za formulaciju.

Za formulatore, relevantno pitanje stoga nije da li je C5/C9 smola univerzalno "bolja", već da li određena kvaliteta pruža odgovarajuću kompatibilnost, ponašanje omekšavanja, karakteristike protoka i odgovor formulacije za predviđeni sistem.

Šta je C5/C9 kopolimer ugljovodonična smola?

Komercijalne ugljovodonične smole mogu se proizvoditi iz nekoliko porodica petrohemijskih sirovina.Smole tipa C5baziraju se prvenstveno na komponentama alifatskih sirovina, dokSmole tipa C9baziraju se prvenstveno na frakcijama aromatične sirovine. C5/C9 kopolimerne ugljovodonične smole uključuju komponente iz obe porodice sirovina tokom polimerizacije.

Izrazi C5 i C9 opisuju familije smola dobijenih iz industrijskih sirovina, a ne hemijski čista jedinjenja sa pet ili devet ugljenika. Komercijalne klase unutar svake porodice mogu varirati u sastavu monomera, molekularnim karakteristikama, tački omekšavanja, boji i drugim specifikacijama.

Ova varijacija je važna jer samo ime porodice proizvoda ne određuje kompatibilnost ili performanse u gotovoj formulaciji.

C5/C9 kopolimerna smola u poređenju sa smolama tipa C5 i C9

Razlika između C5-tipa, C9-tipa iC5/C9 kopolimerne smoleje korisno tokom skrininga inicijalne ocene, ali ga ne treba tretirati kao zamenu za testiranje formulacije.

Mešani sastav C5/C9 smole ne garantuje da će biti kompatibilan sa svakim polimerom koji prihvata ili C5 ili C9 smolu. Kompatibilnost zavisi od molekularnih karakteristika specifične smole i od kompletne formulacije.

Istraživanje na SIS baziranim adhezivnim sistemima osjetljivim na pritisak, na primjer, pokazalo je da C5 i C5/C9 naftne smole mogu pokazati različitu kompatibilnost i fazno ponašanje. Ovo ilustruje zašto hemija smole može uticati na viskoelastičnu reakciju adhezivnog sistema, ali ne uspostavlja univerzalni rang performansi između dve porodice smola.

Zašto je ravnoteža kompozicije C5/C9 važna

Unutar porodice kopolimera C5/C9, relativni doprinos alifatičnih i aromatičnih komponenti sirovine je jedan faktor koji može uticati na ponašanje smole.

Promjena ove ravnoteže može promijeniti molekularne interakcije s polimerima, elastomerima, vezivnim sredstvima i rastvaračima. U praksi, dva C5/C9 razreda sa sličnim tačkama omekšavanja i dalje se mogu ponašati različito ako se njihov sastav, karakteristike molekularne težine ili istorija proizvodnje razlikuju.

Iz tog razloga, omjer C5/C9 ne treba tretirati kao izoliranu varijablu formulacije. Veći doprinos aromatičnosti ne znači automatski bolju adheziju, veću koheziju ili bolju kompatibilnost. Ovi rezultati zavise od sistema smola-polimer i ostalih prisutnih sastojaka.

Korisniji inženjerski pristup je evaluacija ocjene C5/C9 zajedno sa:

• osnovni polimer ili hemija veziva;
• punjenje smolom;
• tačka omekšavanja;
• karakteristike molekularne težine;
• viskoznost taline ili rastvora gde je relevantno;
• kompatibilnost sa rastvaračima;
• temperatura obrade;
• supstrat;
• drugi plastifikatori, ulja, punila ili modifikatori u formulaciji.

Tačka omekšavanja kao parametar za odabir stepena

Tačka omekšavanja je jedna od najčešće prijavljenih specifikacija za ugljovodonične smole, ali je treba ispravno tumačiti.

Tačka omekšavanja smole nije ista kao njena tačka topljenja, temperatura staklastog prijelaza, granica radne temperature ili ocjena termičke stabilnosti. To je parametar za karakterizaciju stepena koji se mjeri prema definiranoj metodi ispitivanja.

Promjena tačke omekšavanja sredstva za ljepljivost može utjecati na reologiju formulacije i viskoelastičko ponašanje, ali učinak na ljepljivost, ljuštenje, koheziju ili obradu ne može se predvidjeti samo iz tačke omekšavanja.

Na primjer, objavljeni rad na ljepilima osjetljivim na pritisak od lateksa od prirodnog kaučuka pokazao je da promjena tačke omekšavanja alifatskih ugljikovodičnih disperzija za povećanje ljepljivosti utječe na reakciju ljepila u toj specifičnoj formulaciji. Rezultat je koristan kao dokaz da je tačka omekšavanja bitna, ali ne treba ga generalizirati u pravilo da smola s višom tačkom omekšavanja uvijek proizvodi bolju adheziju.

Šta bi Formulatori trebali uzeti u obzir

Kada uspoređujete C5/C9 klase s različitim tačkama omekšavanja, procijenite specifikaciju zajedno s predviđenom formulacijom:

Odgovarajuća tačka omekšavanja stoga zavisi od primene, a ne univerzalno visoka ili niska.

Adhezivne formulacije

C5/C9 kopolimerne ugljovodonične smole mogu se koristiti kao smole za povećanje ljepljivosti ili modifikacije u odabranim formulacijama ljepila koje se topi, osjetljivim na pritisak i na bazi rastvarača.

Primarni kriterijum skrininga je kompatibilnost sa osnovnim polimerom. U stirenskim blok-kopolimer sistemima, na primjer, lokacija sredstva za povećanje ljepljivosti unutar različitih polimernih faza može utjecati na viskoelastično ponašanje ljepila. Sastav C5/C9 stoga može biti važan jer njegov alifatski/aromatični balans utiče na njegovu interakciju sa polimernim sistemom.

Punjenje smolom je jednako važno. Dodavanje više sredstva za povećanje ljepljivosti ne proizvodi proporcionalno povećanje ljepljivosti ili ljuštenja. Promjena koncentracije sredstva za ljepljivost također mijenja ukupnu viskoelastičnu reakciju ljepila i može utjecati na ravnotežu između ljepljivosti, adhezije ljuštenja i kohezivnog ponašanja.

Za ljepila za topljenje, formulatori bi trebali procijeniti odabranu smolu zajedno sa viskozitetom taline, temperaturom obrade, ponašanjem pri otvaranju ili vezivanju gdje je to relevantno i kompatibilnošću s polimerima, voskovima, uljima i drugim komponentama formulacije.

Za ljepila osjetljiva na pritisak, ljepljivost, ljuštenje i smicanje treba ocijeniti kao svojstva kompletne formulacije ljepila, a ne kao inherentna svojstva same C5/C9 smole.

Rubber Compounding

U odabranim gumenim smjesama, C5/C9 kopolimer ugljovodonične smole mogu funkcionirati kao smole za ljepljivost ili modificiranje.

Tokom neotvrdnute obrade, odabir smole može uticati na lepljivost i reološko ponašanje. Ova svojstva mogu biti relevantna za operacije u kojima neočvrsnute gumene komponente trebaju dovoljno privremene ljepljivosti tokom montaže ili obrade.

Konačna očvršćena mehanička svojstva, međutim, ne mogu se pripisati samo ugljikovodičnoj smoli. Oni zavise od elastomernog sistema, punjenja smole, punila, ulja, paketa očvršćavanja, istorije obrade i drugih varijabli formulacije.

Kompatibilnost stoga treba procijeniti sa stvarnim elastomernim sistemom. Ne može se pretpostaviti da će se klasa koja ima odgovarajući učinak u jednoj smjesi gume ponašati identično u drugoj jednostavno zato što obje formulacije sadrže gumu.

Za inženjersku evaluaciju, korisno je odvojiti:

neočvršćena svojstva, kao što su prianjanje, protok i ponašanje obrade; od

izlečena svojstva, kao što su mehaničke performanse i performanse specifične za primjenu.

Ova razlika sprečava da se uloga smole pomeša sa strukturnim performansama konačnog vulkaniziranog jedinjenja.

Formulacije tiskarske boje

C5/C9 kopolimerne ugljovodonične smole se takođe mogu koristiti kao modifikacione smole u odabranim sistemima veziva sa štamparskim mastilom.

Ključno pitanje formulacije je kompatibilnost sa sistemom veziva i rastvarača. Rastvorljivost treba provjeriti prema stvarnom sastavu rastvarača i uvjetima obrade umjesto da se pretpostavlja iz generičke oznake "C5/C9".

U zavisnosti od kompletne formulacije, kvaliteta smole i opterećenje mogu uticati na viskozitet rastvora, ponašanje filma i druge karakteristike primene. Relevantna svojstva bi stoga trebala biti procijenjena u stvarnom sistemu boje i procesu štampanja.

Za aplikacije tinte, korisna pitanja za odabir razreda uključuju:

Da li je smola rastvorljiva ili kompatibilna sa predviđenim paketom veziva i rastvarača?

Da li odabrana klasa proizvodi prihvatljivu viskoznost formulacije?

Utječe li to na zahtjeve za boju ili izgled?

Da li finalno mastilo ispunjava zahtevane testove za film i performanse štampanja?

Boje i premazi

U odabranim formulacijama boja i premaza, C5/C9 kopolimer ugljovodonične smole se mogu koristiti kao modifikacione smole, a ne kao primarno strukturno vezivo.

Ova razlika između uloge i proizvoda je važna. Smola može modificirati određene karakteristike formulacije, ali konačni učinak premaza ostaje vođen kompletnim sistemom veziva, pigmentima, punilima, aditivima, podlogom, debljinom filma, uvjetima očvršćavanja ili sušenja i metodom nanošenja.

Odabir razreda bi se stoga trebao fokusirati na kompatibilnost sa primarnim vezivom i sistemom rastvarača ili nosača, nakon čega slijedi procjena kompletnog premaza.

Relevantna verifikacija može uključivati:

• kompatibilnost formulacije;
• viskozitet i ponašanje u procesu obrade;
• pojavljivanje filma;
• prianjanje na predviđenu podlogu;
• performanse premaza specifične za primjenu.

Klasa C5/C9 koja je prikladna za jedan sistem premaza ne bi se trebala pretpostaviti da je direktno zamjenjiva sa drugom klasom samo na osnovu tačke omekšavanja.

Zašto je važno punjenje smole

Opterećenje smolom je varijabla formulacije, a ne fiksno svojstvo smole C5/C9.

Promjenom količine ugljikovodične smole mijenja se omjer između sredstva za prianjanje, polimera ili veziva, plastifikatora, ulja, voska, rastvarača i drugih komponenti. Kao rezultat toga, opterećenje može utjecati na kompatibilnost, reologiju, viskoelastičnu reakciju i konačni učinak nanošenja.

Stoga ne postoji univerzalno punjenje C5/C9 koje se može preporučiti za sisteme ljepila, gume, mastila i premaza.

Formulatori bi trebali uspostaviti opterećenje putem testiranja specifičnih za primjenu i ne bi trebali pretpostavljati da će povećanje koncentracije smole kontinuirano poboljšavati željeno svojstvo.

Šta bi formulatori i timovi za nabavku trebali provjeriti

Informacije o kvaliteti smole

Prije nego uporedite kandidatske C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole, provjerite:

• tačna klasa proizvoda;
• familija smola i opis sastava;
• tačka omekšavanja i navedena metoda ispitivanja;
• specifikacija boje gdje je relevantno;
• informacije o molekularnoj težini ili viskoznosti ako su date;
• Tehnički list (TDS);
• Sigurnosni list (SDS);
• Certifikat o analizi (COA) ili specifikacija serije gdje je potrebno.

Informacije o formulaciji

Smolu tada treba procijeniti prema:

• osnovni polimer, elastomer ili vezivo;
• C5/C9 punjenje smolom;
• ostale smole za povećanje ljepljivosti ili smole za modificiranje;
• plastifikatori, ulja, voskovi, punila i aditivi gdje su relevantni;
• sistem rastvarača ili nosača;
• uslovi obrade;
• predviđena podloga;
• zahtjevi za ispitivanje specifični za aplikaciju.

Nemojte birati samo pomoću tačke omekšavanja

Dvije ugljovodonične smole sa istom nominalnom tačkom omekšavanja nisu nužno zamjenjive.

Razlike u sastavu, molekularnim karakteristikama, kompatibilnosti, boji, viskoznosti i proizvodnom procesu mogu dovesti do različitog ponašanja u istoj formulaciji. TDS poređenje je stoga početni korak skrininga, a ne zamjena za validaciju formulacije.

Ograničenja i granice formulacije

C5/C9 kopolimer ugljovodonična smola nije univerzalni pojačivač ili modifikator.

Njegova prikladnost zavisi od kvaliteta smole i kompletne formulacije. Oznake porodice proizvoda kao što su C5, C9 ili C5/C9 su korisne kemijske klasifikacije, ali nisu potpune specifikacije primjene.

Slično:

• kompatibilnost se mora provjeriti u predviđenom sistemu polimera ili veziva;
• tačka omekšavanja ne određuje direktno radnu temperaturu ili termičku stabilnost;
• opterećenje smolom nema univerzalno linearnu vezu sa performansama;
• neočvrsnutu gumenu lepljivost ne treba mešati sa osušenom mehaničkom izvedbom;
• adhezija na nivou formulacije ne bi trebalo da se opisuje kao suštinsko svojstvo smole.

Ove granice su posebno važne kada se porede nominalno slične komercijalne klase.

Zaključak

C5/C9 kopolimerne ugljovodonične smole obezbeđuju formulatore sa opcijom mešavine alifatske/aromatične ugljovodonične smole za odabrane sisteme lepka, gume, mastila za štampanje i premaza. Njihova praktična vrijednost ovisi o specifičnoj vrsti i o tome kako njen sastav, tačka omekšavanja, molekularne karakteristike i kompatibilnost stupaju u interakciju s kompletnom formulacijom.

Izbor između kopolimerne smole tipa C5, C9 ili C5/C9 kopolimerne smole bi se stoga trebao zasnivati ​​na zahtjevima formulacije, a ne samo na etiketi porodice proizvoda. Kompatibilnost, opterećenje smolom, ponašanje u procesu obrade i testiranje specifično za aplikaciju su centralni za ocjenu kvaliteta.

Sljedeći korak za evaluaciju ocjena

Za skrining za specifičnu primjenu, dobavljaču smole ili tehničkom timu obezbijedite osnovni polimer ili vezivo, trenutni sistem smole, raspon ciljanih tačaka omekšavanja, uslove obrade, zahtjeve za boju i ključne testove performansi koji se koriste za kvalifikaciju. Ocjene kandidata treba zatim uporediti koristeći njihovu tehničku dokumentaciju, nakon čega slijedi testiranje na nivou formulacije.

Reference

1. Mildenberg, R., Zander, M., & Collin, G. (1997).Ugljovodonične smole. Wiley-VCH. DOI: 10.1002/9783527614653
2. Lowery, RD (2000). Ugljovodonične smole. UKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. DOI: 10.1002/0471238961.0825041812152305.a01
3. Aubrey, DW (1988). Priroda i djelovanje smola za povećanje ljepljivosti.Hemija i tehnologija gume, 61(3), 448–469. DOI: 10.5254/1.3536196
4. Nakajima, H., Doi, T., & Sakurai, S. (2020). Utjecaj kompatibilnosti ljepila osjetljivih na pritisak na dinamiku i svojstva prianjanja.Journal of The Adhesion Society of Japan, 56(12), 463–471. DOI: 10.11618/adhezija.56.463
5. Raja, PR, Hagood, AG, Peters, MA i Croll, SG (2013). Procjena PSA na bazi prirodnog kaučuka koji sadrže alifatske ugljikovodične disperzije za povećanje ljepljivosti s različitim tačkama omekšavanja - Adhezivna svojstva u različitim uvjetima.International Journal of Adhesion and Adhesives, 41, 160–170. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2012.11.009