加氫石油樹(shù)脂是石油裂解產(chǎn)物經(jīng)聚合、加氫后得到的飽和烴類樹(shù)脂，分子結(jié)構(gòu)以非極性的烷烴、環(huán)烷烴鏈段為主，雙鍵含量極低，因此與極性樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料或水性體系的相容性較差，易出現(xiàn)分層、沉降、界面結(jié)合力弱等問(wèn)題。通過(guò)化學(xué)改性引入羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基等極性基團(tuán)，可從分子層面調(diào)控樹(shù)脂的界面相互作用，顯著改善其與不同體系的相容性，拓寬應(yīng)用范圍。

一、極性基團(tuán)引入改善相容性的核心機(jī)制

1. 極性匹配與分子間相互作用強(qiáng)化

加氫石油樹(shù)脂本身極性微弱，與EVA、聚酯、纖維素等極性高分子材料，或碳酸鈣、二氧化硅等無(wú)機(jī)填料混合時(shí)，僅依靠弱范德華力結(jié)合，界面張力大，易發(fā)生相分離。引入極性基團(tuán)后，可與體系中的極性位點(diǎn)形成氫鍵、離子鍵或偶極-偶極相互作用，大幅提升界面結(jié)合力。

例如，通過(guò)馬來(lái)酸酐接枝引入羧基后，羧基可與纖維素分子上的羥基形成穩(wěn)定氫鍵，使樹(shù)脂在膠粘劑體系中與纖維素基材緊密結(jié)合，避免低溫或長(zhǎng)期使用過(guò)程中出現(xiàn)脫粘；引入氨基的改性樹(shù)脂，能與環(huán)氧類樹(shù)脂的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，徹底消除兩相界面的缺陷。

2. 表面能調(diào)控與潤(rùn)濕能力提升

極性基團(tuán)的引入可有效降低加氫石油樹(shù)脂的表面能，改善其對(duì)極性基材的潤(rùn)濕與鋪展性能。未改性的加氫石油樹(shù)脂表面能高，在極性基材表面易收縮成珠狀，無(wú)法形成均勻涂層；而引入羥基、羧基等極性基團(tuán)后，樹(shù)脂表面能與極性基材更匹配，可快速鋪展并潤(rùn)濕基材表面，減少涂層針孔、縮孔等缺陷。

在水性體系中，極性基團(tuán)的親水特性使加氫石油樹(shù)脂可通過(guò)乳化形成穩(wěn)定的水基乳液，乳液粒徑細(xì)小且分布均勻，解決了未改性樹(shù)脂難以在水性涂料、油墨中分散的難題。

3. 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與協(xié)同相容性優(yōu)化

部分極性基團(tuán)可作為交聯(lián)反應(yīng)位點(diǎn)，與體系中的其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)建三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步強(qiáng)化相容性，例如，環(huán)氧基改性的加氫石油樹(shù)脂，可與胺類固化劑、多元醇等發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使樹(shù)脂與固化劑、填料等組分緊密結(jié)合為一體；硅烷改性的加氫石油樹(shù)脂，其硅氧烷基團(tuán)可與無(wú)機(jī)填料表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，在填料與樹(shù)脂界面形成化學(xué)鍵連接，既改善分散性，又提升復(fù)合材料的力學(xué)性能與耐候性。

二、主流極性基團(tuán)的引入方法及相容性改善效果

1. 馬來(lái)酸酐接枝引入羧基

這是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的改性方法，通過(guò)過(guò)氧化物引發(fā)劑的作用，使馬來(lái)酸酐與加氫石油樹(shù)脂分子鏈上殘留的少量雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，接枝率通?？刂圃?/span>1.0%~3.5%。

引入的羧基是強(qiáng)極性基團(tuán)，可顯著提升樹(shù)脂與極性高分子材料的相容性，例如與EVA、SBS等熱塑性彈性體共混時(shí)，羧基能與彈性體分子鏈的極性位點(diǎn)形成氫鍵，改善兩相界面的結(jié)合狀態(tài)，提升熱熔膠的初粘力、持粘力與剝離強(qiáng)度；與無(wú)機(jī)填料混合時(shí)，羧基可與填料表面的金屬離子形成離子鍵，防止填料團(tuán)聚沉降，適用于路標(biāo)漆、壓敏膠等領(lǐng)域。

2. 環(huán)氧化改性引入環(huán)氧基

環(huán)氧化改性可通過(guò)兩種路徑實(shí)現(xiàn)：一是直接對(duì)樹(shù)脂分子鏈上殘留的雙鍵進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，二是將環(huán)氧基團(tuán)單體接枝到樹(shù)脂分子鏈上。

環(huán)氧基團(tuán)具有較高的反應(yīng)活性，引入后可大幅改善樹(shù)脂與極性固化劑、金屬基材的相容性。例如，環(huán)氧改性加氫石油樹(shù)脂與胺類固化劑復(fù)配時(shí)，可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成致密涂層，涂層與金屬基材的附著力顯著提升，適用于電子封裝膠、防腐涂料等高端領(lǐng)域；與極性塑料如尼龍共混時(shí)，環(huán)氧基團(tuán)可與尼龍分子的氨基發(fā)生反應(yīng)，增強(qiáng)界面相容性，提升復(fù)合材料的力學(xué)性能。

3. 羥基化改性引入羥基

羥基化改性通常通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)開(kāi)環(huán)、過(guò)氧化氫氧化或多元醇接枝等方式實(shí)現(xiàn)，引入的羥基為中等極性基團(tuán)，兼具親水性與反應(yīng)活性。

羥基的引入可有效改善加氫石油樹(shù)脂在水性體系中的相容性，改性后的樹(shù)脂可通過(guò)乳化制備穩(wěn)定的水基乳液，與丙烯酸乳液、聚氨酯分散體等水性樹(shù)脂配伍性良好，適用于水性涂料、水性油墨的連結(jié)料；同時(shí)，羥基可與聚酯、聚氨酯等樹(shù)脂的極性基團(tuán)形成氫鍵，提升共混體系的穩(wěn)定性與耐老化性。

4. 氨基化改性引入氨基

氨基化改性多通過(guò)氰酸酯加成或胺類單體接枝反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，引入的氨基為強(qiáng)極性基團(tuán)，且具有堿性反應(yīng)活性。

氨基改性后的加氫石油樹(shù)脂，與羧基類樹(shù)脂如丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂的相容性大幅提升，氨基與羧基可形成氫鍵或離子鍵，甚至在一定條件下發(fā)生酰胺化反應(yīng)，適用于高性能膠粘劑的固化劑組分；與金屬基材接觸時(shí)，氨基可與金屬表面形成配位鍵，增強(qiáng)涂層的附著力與耐腐蝕性。

5. 硅烷改性引入硅氧烷基團(tuán)

硅烷改性是通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑與加氫石油樹(shù)脂的接枝反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，引入的硅氧烷基團(tuán)可與無(wú)機(jī)填料表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)。

這種改性方式針對(duì)性改善樹(shù)脂與無(wú)機(jī)填料的相容性，例如在復(fù)合材料體系中，硅烷改性加氫石油樹(shù)脂可均勻包覆在玻璃纖維、二氧化硅填料表面，消除填料與樹(shù)脂間的界面缺陷，提升復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與耐水性；在路標(biāo)漆中，改性樹(shù)脂可增強(qiáng)對(duì)玻璃珠的黏結(jié)力，延長(zhǎng)路標(biāo)漆的使用壽命。

三、影響相容性改善效果的關(guān)鍵因素

1. 極性基團(tuán)的接枝率與分布

接枝率是影響相容性的核心參數(shù)：接枝率過(guò)低，極性提升不足，相容性改善效果不明顯；接枝率過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂內(nèi)聚力下降、熔點(diǎn)升高，甚至出現(xiàn)水溶性過(guò)強(qiáng)的問(wèn)題，影響加工性能。通常需將接枝率控制在1%~5%，兼顧相容性與加工性。同時(shí)，極性基團(tuán)在分子鏈上的均勻分布，更利于與其他組分形成均勻的相互作用，避免局部極性過(guò)高引發(fā)的相分離。

2. 加氫石油樹(shù)脂的加氫度與雙鍵殘留

加氫度越高，樹(shù)脂分子鏈上的雙鍵殘留越少，極性基團(tuán)的接枝位點(diǎn)就越少，需通過(guò)預(yù)活化處理如臭氧氧化引入羰基作為接枝位點(diǎn)，或調(diào)整引發(fā)劑用量提升接枝效率；適度保留雙鍵可增加接枝位點(diǎn)，但需平衡耐候性與極性需求，避免雙鍵殘留過(guò)多導(dǎo)致樹(shù)脂耐老化性下降。

3. 體系的pH與離子環(huán)境

羧基、氨基等極性基團(tuán)的解離狀態(tài)受體系pH影響：在酸性體系中，羧基的解離受到抑制，可通過(guò)添加氯化鈉、氯化鉀等無(wú)機(jī)鹽，利用離子交聯(lián)作用補(bǔ)償相容性；在堿性體系中，氨基的解離增強(qiáng)，與羧基樹(shù)脂的氫鍵作用更顯著，相容性進(jìn)一步提升。

4. 復(fù)配協(xié)同作用

將極性改性加氫石油樹(shù)脂與未改性樹(shù)脂復(fù)配，可在成本與性能間取得平衡。例如，馬來(lái)酸酐接枝改性樹(shù)脂與未改性樹(shù)脂按1:3~1:5的比例復(fù)配，既能滿足熱熔膠的初粘力與持粘力要求，又能控制改性成本，適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

四、相容性改善后的典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 熱熔膠與壓敏膠領(lǐng)域

改性后的加氫石油樹(shù)脂與EVA、SBS、SIS等熱塑性彈性體相容性大幅提升，制備的熱熔膠初粘力強(qiáng)、持粘性能好，低溫環(huán)境下不易脫粘，適用于衛(wèi)生用品、包裝材料、木材加工等領(lǐng)域；壓敏膠中使用改性樹(shù)脂，可提升膠層與基材的附著力，降低高溫流淌與低溫脆裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2. 水性涂料與油墨領(lǐng)域

羥基化或羧基化改性的加氫石油樹(shù)脂可制備穩(wěn)定的水性乳液，與丙烯酸乳液、顏料的相容性優(yōu)異，用于水性涂料時(shí)，可提升涂膜的附著力、光澤度與耐水性；用于水性油墨時(shí)，可改善油墨的展色性與印刷適性，替代部分溶劑型樹(shù)脂，降低VOC排放。

3. 復(fù)合材料與路標(biāo)漆領(lǐng)域

硅烷改性加氫石油樹(shù)脂與玻璃纖維、無(wú)機(jī)填料的相容性顯著提升，制備的復(fù)合材料力學(xué)性能與耐候性增強(qiáng)，適用于汽車零部件、建筑材料等領(lǐng)域；在路標(biāo)漆中，改性樹(shù)脂可增強(qiáng)對(duì)路面基材與玻璃珠的黏結(jié)力，提升路標(biāo)漆的耐磨性與反光持久性。

4. 橡膠與塑料改性領(lǐng)域

環(huán)氧改性或羧基改性加氫石油樹(shù)脂與橡膠共混時(shí)，可改善分散性，提升硫化膠的撕裂強(qiáng)度與耐老化性；與聚丙烯、聚乙烯等非極性塑料共混時(shí)，可提升塑料的極性與印刷適性，拓展塑料在包裝印刷領(lǐng)域的應(yīng)用。

五、改性過(guò)程中的挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向

1. 成本與工藝平衡

極性基團(tuán)引入的改性工藝會(huì)增加生產(chǎn)成本，需優(yōu)化引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度與時(shí)間，例如馬來(lái)酸酐接枝反應(yīng)通?？刂圃?/span>160~200℃，縮短反應(yīng)周期，提升接枝效率，降低能耗與原料損耗。

2. 性能協(xié)同調(diào)控

高接枝率可能導(dǎo)致樹(shù)脂軟化點(diǎn)升高、熔融黏度增加，影響加工性能，可通過(guò)調(diào)控樹(shù)脂分子量、添加增塑劑等方式，平衡相容性與加工性，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

3. 環(huán)保工藝開(kāi)發(fā)

減少過(guò)氧化物引發(fā)劑的殘留，開(kāi)發(fā)無(wú)溶劑、低VOC的改性工藝，例如采用熔融接枝替代溶劑法接枝，降低對(duì)環(huán)境的污染，適配綠色生產(chǎn)的行業(yè)趨勢(shì)。

極性基團(tuán)引入是改善加氫石油樹(shù)脂相容性的核心手段，通過(guò)構(gòu)建氫鍵、離子鍵、共價(jià)鍵等分子間相互作用，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂與極性材料、無(wú)機(jī)填料、水性體系的良好匹配。不同極性基團(tuán)的引入方法各有側(cè)重，需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的改性路徑，并調(diào)控接枝率、基團(tuán)分布等關(guān)鍵參數(shù)，平衡相容性、加工性與成本。改性后的加氫石油樹(shù)脂在膠粘劑、涂料、復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值大幅提升，成為高端石化材料的重要組成部分。

本文來(lái)源：河南向榮石油化工有限公司 http://hljjc.com/