Kako hidrogenirana naftna smola C9 utječe na performanse gumenih proizvoda?

Uvod

U odabranim gumenim sustavima,C9 hidrogenirana naftna smolamože se ocijeniti kao smola koja povećava ljepljivost ili smolu koja modificira formulaciju. Njegovi učinci mogu ovisiti o vrsti elastomera, stupnju smole, sadržaju smole, kompatibilnosti smola-elastomer, sustavu otvrdnjavanja, uvjetima obrade i svojstvu koje se procjenjuje.

Učinci uočeni u nestvrdnutoj smjesi ne bi se trebali automatski tumačiti kao poboljšanja u proizvodu stvrdnute gume. Zelena ljepljivost, ponašanje pri obradi, otvrdnuta mehanička svojstva i učinak starenja predstavljaju različite aspekte procjene gumene smjese.

Što je C9 hidrogenirana naftna smola?

C9 hidrogenirana naftna smolapripada obitelji ugljikovodičnih smola. U tipičnoj proizvodnoj ruti, komponente koje se mogu polimerizirati iz frakcije C9 prvo se polimeriziraju kako bi se stvorio prekursor C9 naftne smole. Prethodno oblikovana smola se zatim može podvrgnuti katalitičkoj hidrogenaciji. Ovaj slijed procesa izričito je opisan u US6458902B1.

Hidrogenacija kemijski modificira nezasićene strukture u prekursorskoj smoli i može utjecati na karakteristike razine smole kao što su početna boja i stabilnost boje pod definiranim uvjetima. Ove karakteristike razine smole ne treba tumačiti kao dokaz da smola automatski poboljšava otpornost na starenje kompletne gumene smjese.

Pojedinačni stupnjevi mogu se razlikovati u točki omekšavanja, molekularnim karakteristikama, stanju hidrogenacije i drugim karakteristikama specifičnim za stupanj.

Njegova uloga kao smole za ljepljivost ili formulacije

C9 hidrogenirana naftna smola može djelovati kao smola za povećanje ljepljivosti ili smola za modificiranje formulacije u odabranim formulacijama. Hidrogenirana C9 naftna smola posebno je opisana kao sredstvo za povećanje ljepljivosti u US6458902B1, iako se učinak prikazan u određenom sustavu ljepila ili polimera ne bi trebao generalizirati izravno na svaku formulaciju gume.

Ne treba ga automatski klasificirati kao konvencionalni plastifikator, punilo za pojačanje ili sredstvo za umrežavanje.

Njegovo dodavanje može promijeniti ponašanje spoja, ali smjer i veličina bilo koje promjene ovise o formulaciji. Učinci na ljepljivost, reološko ponašanje i druge karakteristike spoja mogu ovisiti o kompletnoj formulaciji i uvjetima obrade.

Učinak nestvrdnute smjese u odnosu na svojstva stvrdnute gume

Važno je razlikovati svojstva nestvrdnute gumene smjese od onih kod konačne vulkanizirane gume.

Nestvrdnuti / zeleni spoj

Relevantna područja evaluacije mogu uključivati:

• Zeleni ljepilo ili ljepilo za gradnju.
• Reologija i viskoznost obrade.
• Ponašanje pri rukovanju i sastavljanju.
• Karakteristike kalandriranja, istiskivanja i oblikovanja.

Stvrdnuta/vulkanizirana smjesa

Relevantna područja evaluacije mogu uključivati:

• Tvrdoća i modul.
• Vlačna čvrstoća i istezanje.
• Svojstva suza.
• Dinamička mehanička svojstva.
• Učinkovitost starenja pod određenim uvjetima izloženosti.
• Adhezija specifična za primjenu.

Poboljšanje zelene ljepljivosti ne znači automatski poboljšano stvrdnuto prianjanje, mehanička svojstva ili učinak starenja.

Svako svojstvo treba tumačiti u materijalnom stanju i kontekstu ispitivanja u kojem se mjeri.

Green Tack i ponašanje obrade

Zelena ljepljivost ili građevna ljepljivost opisuje sposobnost dvaju nestvrdnutih gumenih materijala ili površina da se odupru odvajanju nakon što su dovedeni u kontakt tijekom kratkog razdoblja pod relativno laganim pritiskom. Ovo se razlikuje od adhezije izmjerene nakon vulkanizacije.

Green tack može biti relevantan u sastavljanju nestvrdnutih komponenti, laminaciji i drugim građevinskim operacijama gdje je privremeno prianjanje između nestvrdnutih površina korisno.

Odgovarajući raspon prianjanja ovisi o zahtjevima procesa sastavljanja i rukovanja. Mjerenja prianjanja također mogu ovisiti o uvjetima kontakta kao što su vrijeme kontakta i primijenjeni pritisak.

Kompatibilnost smola-elastomer i viskoelastično ponašanje spoja također mogu biti relevantni. Bašak i sur. ispitao je ove odnose u aspecifični sustav temeljen na EPDM-u, pokazujući zašto se rezultati jedne kombinacije elastomera/smole ne bi trebali automatski generalizirati na druge formulacije.

Stoga se ne bi trebalo pretpostaviti da odnos između opterećenja smolom i zelene ljepljivosti slijedi univerzalni trend u različitim formulacijama gume.

Kompatibilnost sa sustavom elastomera

Kompatibilnost između smole i elastomerne matrice ovisi o formulaciji.

Kompatibilnost smole i elastomera može utjecati na fazno ponašanje, ponašanje povezano s prianjanjem, reološki odgovor i druge karakteristike formulacije. Važnost kompatibilnosti i viskoelastičnih karakteristika dokazana je u specifičnim eksperimentalnim sustavima guma/ljepilo, ali veličina ovih učinaka ostaje ovisna o sustavu.

Relevantne varijable mogu uključivati:

• Točan elastomer ili mješavina elastomera.
• Točan razred smole.
• Punjenje smolom.
• Ostale komponente formulacije.
• Temperatura i uvjeti ocjenjivanja.

Kompatibilnost je smislenije procijenjena za određeni sustav elastomer/smola nego što se zaključuje samo na temelju klasifikacije obitelji smola.

Mehanička svojstva moraju se ocjenjivati ​​formulacija po formulacija

Stvrdnuta mehanička svojstva odražavaju kombinirane učinke sastava formulacije, stanja stvrdnjavanja i povijesti obrade.

Relevantne varijable uključuju:

• Sustav elastomera.
• Paket punila.
• Paket ulja i plastifikatora.
• Sustav liječenja.
• Vrsta smole i opterećenje.
• Izliječeno stanje.
• Povijest obrade.

Nikakav univerzalni smjer ili veličina promjene u tvrdoći, vlačnoj čvrstoći, produljenju, ponašanju na trganje ili modulu ne treba pretpostaviti samo od dodavanja smole.

Za procjenu rastezanja, ASTM D412 pruža standardizirane metode ispitivanja za vulkaniziranu gumu i termoplastične elastomere i naglašava da izmjerena svojstva rastezanja ovise o materijalu i uvjetima ispitivanja.

Stvrdnjavanje i viskoelastično ponašanje

Dodavanje ugljikovodične smole mijenja sastav formulacije i može utjecati na reološko ponašanje nestvrdnutog spoja. Smjer bilo koje promjene u viskoznosti ili protoku stoga treba procijeniti u formulaciji od interesa, a ne zaključivati ​​samo na temelju dodavanja smole.

Gdje je relevantno ponašanje pri stvrdnjavanju, karakteristike vulkanizacije mogu se procijeniti korištenjem potpune gumene smjese.

ASTM D5289 pruža metodu mjerača otvrdnjavanja bez rotora za mjerenje odabranih karakteristika vulkanizacije gumenih smjesa koje se mogu vulkanizirati i primjenjiv je na kontrolu kvalitete i rad na razvoju formulacije.

Dodavanje smole ne treba, samo po sebi, tumačiti kao dokaz povećane gustoće umrežavanja ili poboljšanog ponašanja otvrdnjavanja.

Dodavanje smole također može utjecati na viskoelastično ponašanje ovisno o elastomeru, vrsti smole, kompatibilnosti i opterećenju. Gdje je relevantno, DMA ili srodna mjerenja mogu se koristiti za procjenu dinamičkog mehaničkog ponašanja ovisnog o temperaturi i odgovora povezanih s prijelazom bez pretpostavke da će smola univerzalno povećati ili smanjiti ponašanje staklastog prijelaza.

Razmatranja topline i starenja

Treba također održavati razliku izmeđukarakteristike razine smoleiučinak starenja potpune stvrdnute gumene smjese.

Karakteristike razine smole

Hidrogenacija može modificirati karakteristike prethodnika C9 naftne smole, uključujući početnu boju i ponašanje pod definiranim procjenama stabilnosti boje. Takvi se učinci odnose na samu smolu i ne bi se trebali automatski proširiti na potpunu formulaciju otvrdnute gume.

Performanse starenja stvrdnute gume

Ponašanje starenja stvrdnute gume odražava kombinirane učinke sastava formulacije, stanja stvrdnjavanja, zaštitnih aditiva i uvjeta izloženosti kao što su toplina, kisik, ozon, vremenski uvjeti ili izloženost UV zračenju gdje je relevantno.

Dodavanje hidrogenirane smole samo po sebi ne uspostavlja univerzalnu zaštitu od starenja za otvrdnutu smjesu.

Svaki učinak dodavanja smole na starenje otvrdnute smjese može se procijeniti korištenjem testova relevantnih za primjenu na cijeloj vulkaniziranoj smjesi.

ASTM D573 pruža ubrzani postupak zračne pećnice za procjenu utjecaja povišene temperature na fizikalna svojstva vulkanizirane gume. ASTM posebno napominje da rezultati možda neće točno korelirati s učinkom usluge jer stvarni uvjeti usluge variraju.

Zašto izvedba ovisi o kompletnoj formulaciji gume

Učinkovitost gumene smjese ne bi se trebala zaključivati ​​na temelju jedne komponente formulacije.

Opaženi učinak C9 hidrogenirane naftne smole može ovisiti o međudjelovanju varijabli uključujući:

• Vrsta elastomera i sastav mješavine.
• Točan razred smole i relevantne karakteristike specifične za razred.
• Punjenje smolom.
• Kompatibilnost smola-elastomer.
• Paket punila.
• Paket ulja i plastifikatora.
• Sustav liječenja.
• Uvjeti obrade.
• Ispitna temperatura i ispitni uvjeti.
• Bilo da se materijal ocjenjuje prije ili poslije vulkanizacije.

Niti jedna oznaka obitelji smola sama po sebi ne može predvidjeti konačnu izvedbu gumene smjese.

Testiranje specifično za primjenu može se koristiti za procjenu učinka ciljne formulacije.

Što formulatori i kupci trebaju provjeriti

Za formulatore

Ovisno o ciljanoj primjeni, relevantna područja evaluacije mogu uključivati:

• Točan elastomer ili mješavina elastomera.
• Točan razred smole.
• Punjenje smolom.
• Kompatibilnost i fazno ponašanje.
• Zeleni čavlić.
• Mooneyeva viskoznost ili druga relevantna reologija obrade.
• Podaci reometra za polimerizaciju.
• Tvrdoća.
• Vlačna čvrstoća i istezanje.
• Svojstva suza.
• DMA ili druga viskoelastična mjerenja.
• Učinkovitost starenja toplinom.
• Otpornost na ozon gdje je relevantno.
• Testiranje na vremenske uvjete ili UV zračenje gdje je relevantno.
• Adhezija specifična za primjenu.

Nije svaki test potreban za svaku aplikaciju. Program ocjenjivanja može se odabrati prema zahtjevima izvedbe ciljane gumene smjese.

Za osoblje za nabavu i nabavu

Relevantne informacije o nabavi mogu uključivati:

• Točan stupanj proizvoda naveden u formulaciji.
• Tehnički list (TDS) za informacije o razini razreda.
• Certifikat analize (CoA), ako je potreban, za odabrane parametre specifične za seriju.
• Točka omekšavanja i navedena metoda ispitivanja.
• Boja i navedena metoda ispitivanja.
• Obitelj proizvoda i opis hidrogenacije, ako je dat.
• Smjernice za kompatibilnost, gdje su dostupne.
• Procjena uzorka u predviđenoj formulaciji gdje je to prikladno.

TDS može pružiti tehničke informacije na razini razine, dok CoA može izvijestiti o izmjerenim rezultatima specifičnim za odabrane parametre. Niti jedan dokument sam po sebi ne utvrđuje učinkovitost u svakoj formulaciji gume za krajnju upotrebu.

Zaključak

C9 hidrogenirana naftna smola može poslužiti kao smola za povećanje ljepljivosti ili modificiranje formulacije u odabranim gumenim sustavima, ali njezini učinci ovise o formulaciji, a ne univerzalni.

Zelena ljepljivost nestvrdnutog spoja ne bi se trebala koristiti za zaključivanje mehaničkih učinaka otvrdnutog ili starenja. Kompatibilnost, stupanj smole, opterećenje, sustav otvrdnjavanja, uvjeti obrade i potpuna formulacija moraju se uzeti u obzir prilikom tumačenja rezultata ispitivanja.

Testovi nestvrdnutih i stvrdnutih spojeva relevantni za primjenu mogu se odabrati u skladu sa zahtjevima ciljane formulacije kako bi se pomoglo u procjeni prikladnosti stupnja.

Reference

1. Okazaki, T., Nagahara, E. i Keshi, H. (2002).Postupak za proizvodnju hidrogenirane C9 naftne smole i hidrogenirane C9 naftne smole dobivene postupkom. Američki patent US6458902B1.
2. Majumdar, RN (2000).Gumene smjese s poboljšanom ljepljivošću. US zakonska registracija izuma USH1871H.
3. Basak, GC, Bandyopadhyay, A. i Bhowmick, AK (2010.). Učinak kompatibilnosti sredstva za povećanje ljepljivosti i viskoelastičnosti mješavine na ponašanje čvrstoće na ljuštenje vulkanizirane EPDM gume suočvrsnute s nevulkaniziranom gumom.Međunarodni časopis za adheziju i ljepila, 30(6), 489–499. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2010.04.003.
4. ASTM International. ASTM D5289-19a(2026),Standardna metoda ispitivanja svojstava gume - vulkanizacija pomoću mjerača otvrdnjavanja bez rotora. DOI: 10.1520/D5289-19AR26.
5. ASTM International. ASTM D412-16(2021),Standardne metode ispitivanja za vulkaniziranu gumu i termoplastične elastomere - napetost. DOI: 10.1520/D0412-16R21.
6. ASTM International. ASTM D573-04(2025),Standardna metoda ispitivanja za propadanje gume u zračnoj peći. DOI: 10.1520/D0573-04R25.