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

Uvod

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

Njihova vrijednost ne dolazi jednostavno od kombinacije dviju kategorija sirovina. Promjenom ravnoteže alifatskog i aromatskog karaktera, kopolimerizacija C5/C9 može proizvesti stupnjeve kompatibilnosti i karakteristika materijala koje se razlikuju od onih ugljikovodičnih smola tipa C5 ili C9. Praktični rezultat, međutim, ostaje specifičan za formulaciju.

Za formulatore, relevantno pitanje stoga nije je li C5/C9 smola univerzalno "bolja", već pruža li određena klasa odgovarajuću kompatibilnost, ponašanje omekšavanja, karakteristike protoka i odziv formulacije za namjeravani sustav.

Što je C5/C9 kopolimerna ugljikovodična smola?

Komercijalne ugljikovodične smole mogu se proizvesti iz nekoliko obitelji petrokemijskih sirovina.Smole tipa C5temelje se prvenstveno na alifatskim komponentama sirovine, dokSmole tipa C9temelje se prvenstveno na frakcijama aromatske sirovine. C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole uključuju komponente iz obje porodice sirovina tijekom polimerizacije.

Izrazi C5 i C9 opisuju obitelji smola dobivenih iz industrijske sirovine, a ne kemijski čiste spojeve s pet ili devet ugljika. Komercijalne kvalitete unutar svake obitelji mogu varirati u sastavu monomera, molekularnim karakteristikama, točki omekšavanja, boji i drugim specifikacijama.

Ova je varijacija važna jer naziv obitelji proizvoda sam po sebi ne određuje kompatibilnost ili učinak u gotovoj formulaciji.

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

Razlika između tipa C5, tipa C9 iC5/C9 kopolimerne smolekoristan je tijekom početnog probira razreda, ali ga ne treba tretirati kao zamjenu za testiranje formulacije.

Mješoviti sastav C5/C9 smole ne jamči da će biti kompatibilna sa svakim polimerom koji prihvaća C5 ili C9 smolu. Kompatibilnost ovisi o molekularnim karakteristikama specifične smole i o kompletnoj formulaciji.

Istraživanja na SIS sustavima ljepila osjetljivim na pritisak, na primjer, pokazala su da C5 i C5/C9 naftne smole mogu pokazati različitu kompatibilnost i fazno ponašanje. Ovo ilustrira zašto kemijski sastav smole može utjecati na viskoelastični odgovor ljepljivog sustava, ali ne uspostavlja univerzalno rangiranje učinkovitosti između dvije obitelji smola.

Zašto je važna ravnoteža sastava C5/C9

Unutar obitelji kopolimera C5/C9, relativni doprinos alifatskih i aromatskih komponenti sirovine jedan je čimbenik koji može utjecati na ponašanje smole.

Promjena ove ravnoteže može promijeniti molekularne interakcije s polimerima, elastomerima, vezivima i otapalima. U praktičnom smislu, dvije vrste C5/C9 sa sličnim točkama omekšavanja još uvijek se mogu ponašati drugačije ako se njihov sastav, karakteristike molekulske težine ili povijest proizvodnje razlikuju.

Iz tog razloga, omjer C5/C9 ne treba tretirati kao izoliranu varijablu formulacije. Veći aromatski doprinos ne znači automatski bolje prianjanje, veću koheziju ili bolju kompatibilnost. Ovi ishodi ovise o sustavu smola-polimer i ostalim prisutnim sastojcima.

Korisniji inženjerski pristup je procijeniti ocjenu C5/C9 zajedno sa:

• osnovni polimer ili kemija veziva;
• punjenje smolom;
• točka omekšavanja;
• karakteristike molekulske mase;
• viskoznost taline ili otopine gdje je relevantno;
• kompatibilnost otapala;
• temperatura obrade;
• supstrat;
• drugi plastifikatori, ulja, punila ili modifikatori u formulaciji.

Točka omekšavanja kao parametar odabira stupnja

Točka omekšavanja jedna je od najčešće prijavljenih specifikacija za ugljikovodične smole, ali je treba ispravno protumačiti.

Točka omekšavanja smole nije isto što i njezina točka taljenja, temperatura prijelaza u staklo, granica radne temperature ili ocjena toplinske stabilnosti. To je parametar ocjenjivanja mjeren prema definiranoj metodi ispitivanja.

Promjena točke omekšavanja sredstva za povećanje ljepljivosti može utjecati na reologiju formulacije i viskoelastično ponašanje, ali učinak na ljepljivost, ljuštenje, koheziju ili obradu ne može se predvidjeti samo na temelju točke omekšavanja.

Na primjer, objavljen rad o ljepilima osjetljivim na pritisak od prirodnog kaučukovog lateksa pokazao je da promjena točke omekšavanja disperzija ljepila alifatskih ugljikovodika utječe na reakciju ljepila u toj specifičnoj formulaciji. Rezultat je koristan kao dokaz da je točka omekšavanja važna, ali ne treba ga generalizirati u pravilo da smola s višom točkom omekšavanja uvijek proizvodi bolje prianjanje.

Što formulatori trebaju uzeti u obzir

Kada uspoređujete C5/C9 stupnjeve s različitim točkama omekšavanja, procijenite specifikaciju zajedno s namjeravanom formulacijom:

Odgovarajuća točka omekšavanja stoga ovisi o primjeni, a ne univerzalno visoka ili niska.

Adhezivne formulacije

C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole mogu se koristiti kao smole za povećanje ljepljivosti ili modificiranje u odabranim ljepljivim formulacijama koje se tope, osjetljive su na pritisak i na bazi otapala.

Primarni kriterij provjere je kompatibilnost s osnovnim polimerom. U stirenskim blok-kopolimernim sustavima, na primjer, položaj sredstva za povećanje ljepljivosti unutar različitih polimernih faza može utjecati na viskoelastično ponašanje ljepila. Sastav C5/C9 stoga može biti važan jer njegova alifatska/aromatska ravnoteža utječe na njegovu interakciju s polimernim sustavom.

Punjenje smolom je jednako važno. Dodavanje više sredstva za povećanje ljepljivosti ne dovodi do proporcionalnog povećanja ljepljivosti ili ljuštenja. Promjena koncentracije sredstva za povećanje ljepljivosti također mijenja ukupni viskoelastični odgovor ljepila i može utjecati na ravnotežu između ljepljivosti, adhezije pri ljuštenju i kohezivnog ponašanja.

Za topljiva ljepila formulatori bi trebali procijeniti odabranu smolu zajedno s viskoznošću taline, temperaturom obrade, otvorenim ili stvrdnutim ponašanjem gdje je relevantno i kompatibilnošću s polimerima, voskovima, uljima i drugim komponentama formulacije.

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

Smjesa gume

U odabranim gumenim smjesama, C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole mogu djelovati kao smole koje povećavaju ljepljivost ili modificiraju.

Tijekom nestvrdnute obrade, izbor smole može utjecati na ljepljivost i reološko ponašanje. Ova svojstva mogu biti relevantna za radnje u kojima nestvrdnute gumene komponente trebaju dovoljno privremene ljepljivosti tijekom sastavljanja ili obrade.

Konačna stvrdnuta mehanička svojstva, međutim, ne mogu se pripisati samo ugljikovodičnoj smoli. Oni ovise o elastomernom sustavu, učitavanju smole, punilima, uljima, pakiranju otvrdnjavanja, povijesti obrade i drugim varijablama formulacije.

Stoga treba procijeniti kompatibilnost sa stvarnim sustavom elastomera. Ne može se pretpostaviti da se kvaliteta koja ima odgovarajuće performanse u jednoj gumenoj smjesi ponaša identično u drugoj samo zato što obje formulacije sadrže gumu.

Za inženjersku procjenu korisno je odvojiti:

nestvrdnuta svojstva, kao što su prianjanje, protok i ponašanje obrade; iz

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

Ova razlika sprječava da se uloga smole koja povećava ljepljivost pomiješa sa strukturnom izvedbom konačnog vulkaniziranog spoja.

Formulacije tiskarske boje

C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole također se mogu koristiti kao modifikacijske smole unutar odabranih vezivnih sustava tiskarske boje.

Ključno pitanje formulacije je kompatibilnost sa sustavom veziva i otapala. Topivost treba provjeriti prema stvarnom sastavu otapala i uvjetima obrade, a ne prema generičkoj oznaci "C5/C9".

Ovisno o kompletnoj formulaciji, stupanj smole i opterećenje mogu utjecati na viskoznost otopine, ponašanje filma i druge karakteristike primjene. Relevantna svojstva stoga treba ocijeniti u stvarnom sustavu tinte i procesu ispisa.

Za aplikacije tinte, korisna pitanja za odabir ocjene uključuju:

Je li smola topljiva ili kompatibilna s predviđenim paketom veziva i otapala?

Daje li odabrani stupanj prihvatljivu viskoznost formulacije?

Utječe li na zahtjeve za bojom ili izgledom?

Zadovoljava li konačna tinta potrebne testove filma i performansi ispisa?

Boje i premazi

U odabranim formulacijama boja i premaza, C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole mogu se koristiti kao modifikacijske smole, a ne kao primarno strukturno vezivo.

Ova razlika između uloga proizvoda je važna. Smola može modificirati određene karakteristike formulacije, ali učinak konačnog premaza ovisi o kompletnom sustavu veziva, pigmentima, punilima, dodacima, supstratu, debljini filma, uvjetima stvrdnjavanja ili sušenja i metodi nanošenja.

Odabir stupnja bi se stoga trebao usredotočiti na kompatibilnost s primarnim vezivom i sustavom otapala ili nosača, nakon čega slijedi procjena kompletnog premaza.

Relevantna provjera može uključivati:

• kompatibilnost formulacije;
• viskoznost i ponašanje pri obradi;
• izgled filma;
• prianjanje na predviđenu podlogu;
• performanse premaza specifične za primjenu.

Klasu C5/C9 koja je prikladna u jednom sustavu premaza ne treba pretpostaviti da je izravno zamjenjiva s drugom klasom samo na temelju točke omekšavanja.

Zašto je punjenje smolom važno

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

Promjena količine ugljikovodične smole mijenja omjer između sredstva za povećanje ljepljivosti, polimera ili veziva, plastifikatora, ulja, voska, otapala i drugih komponenti. Kao rezultat toga, opterećenje može utjecati na kompatibilnost, reologiju, viskoelastični odgovor i konačnu izvedbu primjene.

Stoga ne postoji univerzalno opterećenje C5/C9 koje se može preporučiti za sustave ljepila, gume, tinte i premaza.

Formulatori bi trebali utvrditi opterećenje testiranjem specifičnim za primjenu i ne bi trebali pretpostaviti da će povećanje koncentracije smole kontinuirano poboljšavati željena svojstva.

Što formulatori i timovi za nabavu trebaju provjeriti

Informacije o stupnju smole

Prije usporedbe kandidata C5/C9 kopolimernih ugljikovodičnih smola, provjerite:

• točan razred proizvoda;
• opis obitelji i sastava smole;
• točka omekšavanja i navedena metoda ispitivanja;
• specifikacija boje gdje je relevantno;
• podatke o molekularnoj težini ili viskoznosti ako su navedeni;
• Tehnički list (TDS);
• Sigurnosno-tehnički list (SDS);
• Certifikat analize (COA) ili specifikacija serije ako je potrebna.

Informacije o formulaciji

Smolu bi zatim trebalo procijeniti u odnosu na:

• osnovni polimer, elastomer ili vezivo;
• C5/C9 punjenje smolom;
• druga sredstva za ljepljivost ili modificirajuće smole;
• plastifikatori, ulja, voskovi, punila i aditivi gdje je relevantno;
• sustav otapala ili nosača;
• uvjeti obrade;
• namijenjena podloga;
• zahtjevi ispitivanja specifični za aplikaciju.

Ne birajte samo po točki omekšavanja

Dvije ugljikovodične smole s istom nominalnom točkom omekšavanja nisu nužno međusobno zamjenjive.

Razlike u sastavu, molekularnim karakteristikama, kompatibilnosti, boji, viskoznosti i procesu proizvodnje mogu proizvesti različito ponašanje u istoj formulaciji. Usporedba TDS-a stoga je početni korak provjere, a ne zamjena za validaciju formulacije.

Ograničenja i granice formulacije

C5/C9 kopolimerna ugljikovodična smola nije univerzalno sredstvo za povećanje ljepljivosti ili modifikator.

Njegova prikladnost ovisi o vrsti smole i kompletnoj formulaciji. Oznake obitelji proizvoda kao što su C5, C9 ili C5/C9 korisne su kemijske klasifikacije, ali nisu potpune specifikacije primjene.

Slično:

• kompatibilnost se mora provjeriti u predviđenom sustavu polimera ili veziva;
• točka omekšavanja ne definira izravno radnu temperaturu ili toplinsku stabilnost;
• opterećenje smolom nema univerzalno linearan odnos s učinkom;
• nestvrdnutu gumenu ljepilicu ne treba brkati sa stvrdnutom mehaničkom izvedbom;
• adhezija na razini formulacije ne bi se trebala opisati kao intrinzično svojstvo smole.

Te su granice posebno važne kada se uspoređuju nominalno slične komercijalne ocjene.

Zaključak

C5/C9 kopolimerne ugljikovodične smole daju formulatorima opciju mješovite alifatske/aromatske ugljikovodične smole za odabrane sustave ljepila, gume, tiskarske boje i premaza. Njihova praktična vrijednost ovisi o određenom stupnju i o tome kako njegov sastav, točka omekšavanja, molekularne karakteristike i kompatibilnost djeluju na potpunu formulaciju.

Izbor između kopolimerne smole tipa C5, tipa C9 ili C5/C9 trebao bi se stoga temeljiti na zahtjevima formulacije, a ne samo na oznakama obitelji proizvoda. Kompatibilnost, opterećenje smolom, ponašanje pri obradi i testiranje specifično za primjenu ključni su za ocjenu ocjene.

Sljedeći korak za evaluaciju ocjena

Za provjeru stupnja specifične za primjenu, dobavljaču smole ili tehničkom timu dostavite osnovni polimer ili vezivo, trenutni sustav smole, ciljani raspon točke omekšavanja, uvjete obrade, zahtjeve za boju i ključne testove performansi koji se koriste za kvalifikaciju. Ocjene kandidata treba zatim usporediti koristeći njihovu tehničku dokumentaciju nakon čega slijedi testiranje na razini formulacije.

Reference

1. Mildenberg, R., Zander, M. i Collin, G. (1997).Ugljikovodične smole. Wiley-VCH. DOI: 10.1002/9783527614653
2. Lowery, RD (2000). Ugljikovodične 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.Kemija i tehnologija gume, 61 (3), 448–469. DOI: 10.5254/1.3536196
4. Nakajima, H., Doi, T. i Sakurai, S. (2020.). Utjecaj kompatibilnosti ljepila osjetljivih na pritisak na dinamiku i adhezijska svojstva.Časopis Japanskog društva adhezije, 56(12), 463–471. DOI: 10.11618/adhezija.56.463
5. Raja, PR, Hagood, AG, Peters, MA, i Croll, SG (2013.). Procjena PSA-ova na bazi prirodnog kaučuka na bazi lateksa koji sadrže disperzije sredstva za povećanje ljepljivosti alifatskih ugljikovodika s različitim točkama omekšavanja - Adhezivna svojstva u različitim uvjetima.Međunarodni časopis za adheziju i ljepila, 41, 160–170. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2012.11.009