V tehničnih razpravah s strankami se občasno pojavi tema, ali je hidrogeniranoogljikovodikovo smoloresnično zagotavlja dovolj dodatne vrednosti, da upraviči svojo višjo ceno v primerjavi s C9 katalizirano ogljikovodikovo smolo. Ker je hidrogenirano
ogljikovodikovo smoloso svetlejše barve in običajno slabšega vonja, mnogi ljudje seveda domnevajo, da plačilo več samodejno pomeni, da dobite boljšo smolo.
Naše izkušnje s formulacijami lepil in premazov kažejo, da so stvari le redko tako preproste. Svetlejši videz ali nižji vonj sta zagotovo lahko pomembna v nekaterih aplikacijah, vendar ni nujno, da pomenita boljšo splošno zmogljivost v vsakem sistemu. Ali je dodatna naložba smiselna, je pogosto veliko bolj odvisno od specifične polimerne matrice, pogojev uporabe, zahtev glede staranja in tega, kaj končni uporabnik dejansko pričakuje od končnega izdelka.
Še en nesporazum, s katerim se pogosto srečujemo, je ideja, da je hidrogenirana ogljikovodikova smola preprosto neposredna zamenjava za C9 katalizirano ogljikovodikovo smolo. V praksi je na te materiale bolje gledati, kot da služijo različnim položajem izdelkov in različnim ciljem uspešnosti. Hidrogenacija je korak modifikacije, ki izboljša določene lastnosti, vendar je ne smemo razlagati kot univerzalno nadgradnjo, ki samodejno naredi eno smolo boljšo od druge v vsaki formulaciji.
Ena napačna predstava, ki se znova in znova pojavlja
Na zgodnjih stopnjah številnih projektov pogosto vidimo, da stranke domnevajo, da mora hidrogenirani C9, ker je videti čistejši in svetlejše barve, v vseh pogledih prekašati katalitično polimeriziran C9.
Drugi se mu približajo iz nasprotne smeri. Ker je katalitično polimeriziran C9 cenejši, ga imajo za "osnovno različico" in ne vidijo razloga, da bi porabili več.
V praksi sta oba pogleda preveč poenostavljena. Pri mnogih vprašanjih formulacije, s katerimi smo se ukvarjali v preteklih letih, je izziv le redko vprašanje, ali je smola sama "dovolj dobra". Pogosteje se pravo vprašanje vrti okoli stabilnosti barve, nadzora vonja in tega, kako se izdelek obnaša po dolgotrajni izpostavljenosti vročini, kisiku ali pogojem shranjevanja.
Nekatere aplikacije so zelo občutljive na te dejavnike. Drugi niso. Ali so te razlike pomembne, je v celoti odvisno od zahtev sistema za-končno uporabo.
Ta dva izdelka ne obstajata na isti ravni proizvodnega procesa
C9 katalizirana ogljikovodikova smola se proizvaja s kationsko polimerizacijo krekiranih aromatskih frakcij C9, ki vsebujejo komponente, kot so stiren, metil stiren, inden in sorodne aromatske spojine pod katalizatorji Lewisove kisline.
Njegove značilnosti izhajajo predvsem iz njegove molekularne strukture. Smola ohranja relativno visoko aromatičnost, kaže odlično združljivost z mnogimi nepolarnimi sistemi in zagotavlja zanesljivo lepljivost. To pojasnjuje, zakaj se že desetletja uspešno uporablja v neštetih formulacijah.
C9 hidrogenirannaftna smolavendar pa ni ločena pot polimerizacije. Začne se z obstoječo osnovno smolo,-ki jo proizvedejo s katalitično polimerizacijo ali toplotno polimerizacijo-in jo izpostavi hidrogeniranju. Med tem procesom se nenasičene vezi in kromoforne strukture nasičijo z uporabo katalizatorjev na osnovi niklja, paladija ali podobnih kovinskih sistemov.
V bistvu ena tehnologija ustvari smolo, medtem ko druga spremeni smolo, potem ko je že oblikovana. Gledano s tega vidika, sploh nista konkurenčni tehnologiji.
Večina razlik se pokaže v dnevni-{1}}dnevni uspešnosti in ne v dramatičnih spremembah lastnosti
V praktičnih aplikacijah se razlike med katalitično polimeriziranim C9 in hidrogeniranim C9 redko prevedejo v popolnoma različne profile delovanja. Namesto tega se ponavadi pojavijo v dolgoročnem-vedenju.
Vzemimo na primer stabilnost barve. Katalitično polimerizirane smole imajo naravno nekaj začetne barve in lahko sčasoma postopoma potemnijo zaradi oksidacije in termičnega staranja. Pri izdelkih,-občutljivih na videz, je lahko ta sprememba zelo opazna.
Hidrogeniranje bistveno zmanjša nenasičene strukture in kromoforne skupine, pri čemer nastanejo svetlejši-obarvani materiali z veliko počasnejšimi spremembami barve med skladiščenjem in staranjem. Stranke to najbolj jasno opazijo pri prozornih ali svetlih-obarvanih formulacijah.
Vonj sledi podobnemu vzorcu. Običajne aromatične smole lahko pri določenih aplikacijah kažejo rahel aromatičen vonj, medtem ko so hidrogenirane ogljikovodikove smole opazno blažje. Pri higienskih lepilih, lepilih za etikete in izvozno-usmerjenih izdelkih vonj pogosto postane praktičen dejavnik, ker ti trgi običajno postavljajo strožje zahteve glede VOC in senzoričnih zahtev.
Kljub temu hidrogeniranje bistveno ne spremeni primarne vloge smole. Njeno lepljivo funkcijo, združljivostne lastnosti in začetno oprijemljivost ostajajo v veliki meri opredeljene s samo osnovno smolo. Kar hidrogeniranje izboljša predvsem stabilnost in izgled.
Različne panoge se osredotočajo na različne stvari
Na trgu talilnih lepil so lepila za embalažo in knjigoveške aplikacije zelo občutljivi na stroške. Ker so zahteve po barvi običajno zmerne, ostaja katalitično polimeriziran C9 ena od glavnih izbir, saj sta stabilnost in ekonomičnost obdelave pomembnejša.
Ko preidete na higienske izdelke, kot so lepila za plenice, izdelki za nego žensk ali medicinska talilna lepila, se prioritete spremenijo. Stranke postanejo veliko bolj zaskrbljene glede vonja, stabilnosti barve in dolgoročnega-zmožnosti staranja. V teh okoliščinahhidrogenirana naftna smolalažje upravičiti kljub višjim stroškom.
Enak vzorec se pojavi pri lepilih,-občutljivih na pritisk.
Številne aplikacije industrijskega traku so presenetljivo tolerantne do barvnih variacij. Toda takoj ko se izdelki premaknejo na prozorne trakove, vrhunske nalepke ali aplikacije,-občutljive na videz, je sprejetjehidrogenirana naftna smolaznatno poveča.
Industrija črnila in gume predstavljata zanimiv kontrast. Številni proizvajalci črnil nočejo plačati več samo za svetlejše barve. Njihove prednostne naloge ostajajo omočenje pigmenta, disperzija in združljivost formulacije, kar pojasnjuje, zakaj katalitično polimeriziran C9 še vedno ohranja zelo močan položaj.
Enako velja za gumene zmesi. Značilnosti obdelave in stroškovna učinkovitost so običajno pred videzom, zato se hidrogenirana ogljikovodikova smola pojavlja le v specializiranih aplikacijah in ne v običajnih izdelkih.
Zakaj so hidrogenirane naftne smole bolj stabilne in svetlejše barve?
Z molekularnega vidika je odgovor dokaj preprost.
Hidrogeniranje nasiči številne dvojne vezi in reaktivne strukture, ki so dovzetne za oksidacijo. Prav tako zmanjša prisotnost kromofornih skupin, odgovornih za tvorbo barve.
Posledično postane smola svetlejše barve, sčasoma počasneje oksidira in na splošno nudi izboljšano UV stabilnost.
To ne pomeni, da je katalitično polimeriziran C9 sam po sebi nestabilen. To preprosto pomeni, da oba materiala zagotavljata različna okna stabilnosti in ali je ta razlika pomembna, je v celoti odvisno od predvidene uporabe.
Točka mehčanja je pogosto manj pomembna, kot si ljudje mislijo
Drugo napačno prepričanje je, da hidrogeniranje dramatično spremeni vse fizikalne lastnosti, vključno z mehčiščem.
V resnici industrijske izkušnje in objavljeni podatki kažejo, da na zmehčišče vplivajo predvsem porazdelitev molekulske mase in pogoji polimerizacije. Samo hidrogeniranje na to lastnost relativno malo vpliva.
Tisto, kar se bolj opazno spremeni, je celoten sklop lastnosti,-povezanih s stabilnostjo, ne pa temeljnih fizičnih parametrov.
V praksi je izbira manj povezana s tehnologijo in bolj z ekonomijo
Ko ocenjujemo projekte, le redko začnemo z vprašanjem, katera tehnologija je boljša.
Namesto tega postavljamo bolj praktična vprašanja, ali ima sistem stroge zahteve glede barve?
Če je izdelek črna industrijska spojina, je katalitično polimeriziran C9 pogosto povsem primeren in ponuja jasne gospodarske prednosti.
Če uporaba vključuje prozorno embalažo, svetle-barvne lepilne plasti ali izdelke,-občutljive na vonj, hidrogenirana naftna smola običajno upraviči svoje dodatne stroške, ker so stranke bolj pripravljene plačati za izboljšan videz in stabilnost.
Pomembno je tudi pozicioniranje izdelkov. Izdelke z nizko-vrednostjo,-veliko količino običajno vodijo stroški. Izvozni izdelki visoke-vrednosti dajejo večji poudarek doslednosti in dolgoročni-učinkovitosti.
V mnogih primerih končna odločitev v resnici ni tehnološka odločitev. Je kompromis med strukturo stroškov in pričakovanji končnega-uporabnika.
Nekaj, kar pogosto vidimo v resničnih projektih
Ena zanimiva ugotovitev je, da veliko strank uporablja obe vrsti smole hkrati, namesto da bi izbrali eno namesto druge.
Standardne linije industrijskih izdelkov se lahko zanašajo na katalitično polimeriziran C9, medtem ko se pri vrhunskih etiketah ali izvoznih izdelkih uporablja hidrogenirana ogljikovodikova smola.
Z vidika dobavne verige je ta ureditev popolnoma smiselna, nobena posamezna smola ne more ekonomsko pokriti vseh zahtev glede zmogljivosti in vsakega cenovnega razreda.
Končna misel
Če bi moral odnos med tema materialoma povzeti v enem stavku, bi to rekel takole:
Katalitično polimeriziran C9 je zrela in zelo praktična platforma za povečanje lepljivosti, medtem ko hidrogenirani C9 predstavlja stabilnost-izboljšano različico te platforme.
Toda ta nadgradnja ni nekaj, kar mora plačati vsaka aplikacija, v mnogih primerih pravo vprašanje ni, katera smola je tehnično boljša.
Pomembnejše vprašanje je, kje nadgradnja ustvari vrednost-in kje preprosto doda nepotrebne stroške.
To je bolj kot karkoli drugega razprava, ki jo najpogosteje vodimo s strankami, ko podpiramo formulacije in razvoj aplikacij.
Reference
1. Jiang, M., Wei, XJ, Chen, XP, Wang, LL, in Liang, JZ (2020). C9 Hidrogeniranje naftne smole preko PEG1000-modificiranega nikljevega katalizatorja, podprtega z ostankom katalizatorja katalizatorskega krekinga, ki ga je mogoče reciklirati. ACS Omega, 5 (32), 20291–20298. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02193
2. Chen, D., Wang, LL, Chen, XP, Wei, XJ, Liang, JZ, Jiang, J. in Liang, BF (2018). Katalizator na osnovi Ni- s polivinilpirolidonom kot dispergirnim sredstvom, ki je podprt v predhodno obdelanem ostanku katalizatorja za katalitsko kreking s tekočino za hidrogeniranje C9 naftne smole (C9 PR). Royal Society Open Science, 5(5), 172052. https://doi.org/10.1098/rsos.172052
3. Yu, C., Huang, H., Li, QW, Xu, RY, Tao, SY, Xiao, XW, Luo, YJ, & Fang, JH (2020). Nov napredek pri katalizatorjih za hidrogeniranje naftnih smol C9. V nizu konferenc IOP: Earth and Environmental Science (zv. 513, str. 012003). IOP založništvo. https://doi.org/10.1088/1755-1315/513/1/012003
4. Rahmatpour, A., & Ghasemi Meymandi, M. (2021). Proizvodnja -aromatske ogljikovodike C9 v velikem obsegu iz frakcije C9, pridobljene-nafti-: kemija, razširljivost in tehno{10}}ekonomska analiza. Organic Process Research & Development, 25(1), 120–135. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00474