C9石油树脂在环己烷正庚烷中的溶解性

2023-12-23吕君君王鹏伟兰伟伟杜若宇李生鹏

炼油与化工 2023年6期

吕君君，王鹏伟，兰伟伟，任烨，杜若宇，李生鹏

（陕西延长石油（集团）有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心，陕西西安 710075）

C9石油树脂（以下简称“树脂”）是1 种浅黄色至暗褐色的功能性树脂，常温下为玻璃态热塑性固体，主要是以工业乙烯生产中副产的C9馏分为原料在催化剂的作用下经过聚合反应得到的1 种热塑性树脂，具有良好的耐水性、耐酸碱性，在有机溶剂中的溶解性好，可用于粘结剂、路面漆、油墨和橡胶等行业［1～3］。

由于聚合反应生产的C9树脂不饱和键及S-、Cl-含量较高，且通常有颜色深、气味重、热稳定性差、粘结力差等缺陷，使其应用受到很大的限制。因此，C9树脂改性势在必行，而催化加氢是其改性的重要路线之一［4，5］。

催化加氢改性后的C9树脂脱除了硫、氯等杂质，而且色泽浅、气味淡、热稳定性高，应用更广泛。国内C9树脂加氢改性技术起步较晚，所使用的装置及催化剂基本来自国外，自主研发的装置和技术还有待发展、改善［6，7］。

此实验则是C9树脂在加氢改性前进行的原料树脂溶解性探究实验。

1 实验部分

1.1 实验原料

实验所用的有机溶剂环己烷和正庚烷规格均是AR500 mL，实验所用C9树脂自集团公司内部子公司生产，主要性质见表1。

表1 原料C9树脂主要性质分析

1.2 实验原理

环己烷、正庚烷化学式分别是C6H12和C7H16，常温下均为无色有刺激性气味、易挥发的液体，且2 者分子正负电荷重心重合，都属非极性分子，不溶于水，溶于甲苯、丙酮等有机溶剂。C9树脂的结构中不含极性基团，具有良好的耐水性、耐酸碱性，在有机溶剂中的溶解性好。

因此，实验采用“相似相溶”原理，即极性溶剂易溶解极性溶质，非极性溶剂易溶解非极性溶质。一般情况下，溶解性大小与溶剂溶质的极性或非极性大小有关［8］。

1.3 实验流程及方法

原料C9树脂在常温下脱除凝胶等杂质，用分析天平称取18 组质量为5 g 的树脂样品备用。清洗烧瓶18个，分别编号1～18后放置在80 ℃的恒温箱中干燥4 h。

烧瓶干燥结束后将准备好的树脂分别装入烧瓶中，后将烧瓶逐一放在分析天平上，同时使用滴管吸取环己烷或正庚烷分别加入到烧瓶中，配置质量分数不同的树脂溶液（烧瓶在加入环己烷或正庚烷后迅速盖紧烧瓶磨口玻璃盖，防止溶剂挥发影响实验结果），其中，编号为1～9的烧瓶加入环己烷，10～18的烧瓶加入正庚烷。

分别晃动烧瓶，使树脂和溶液充分混合，将烧瓶分别放入超声器2 min后取出静置4 h，观察树脂溶解情况。

2 结果与讨论

2.1 树脂在环己烷中溶解性

在室温环境下，按照实验流程和方法进行实验，同时记录实验状况和数据。不同质量分数的树脂在环己烷试剂中溶解性的记录见表2。

表2 不同质量分数树脂在环己烷中溶解性记录

由表2 可知，（1）在环己烷中树脂质量分数在10%～30%时，树脂完全溶解，溶液流动性良好，黏度从1.415 68 mm2/s 上升至8.361 36 mm2/s；（2）树脂质量分数超过30%后，虽然树脂完全溶解，但溶液流动性逐渐变差；（3）树脂质量分数10%～45%时，树脂颗粒均完全溶解，但溶液黏度逐渐增加、流动性逐渐变差；（4）在50%时，溶液成凝胶状，运动黏度为78.393 28 mm2/s。

值得说明的是，从表2 中可以看出，55%和60%环己烷树脂溶液未配置。原因是实验过程中，当树脂质量分数在50%及以上时，环己烷溶液已经呈凝胶状，而且黏度过高，再进行后续实验已经失去意义［9，10］。

2.2 树脂在正庚烷中溶解性

同样，在室温环境下，按照上文所述实验流程和方法展开实验，并即时记录实验状况和数据。不同质量分数的树脂在正庚烷试剂中溶解性的记录见表3。

表3 不同质量分数树脂在正庚烷中溶解性记录

由表3 可以看出，在正庚烷中：树脂质量分数在10%～50%时，树脂完全溶解，溶液流动性良好，黏度从0.951 16 mm2/s 上升至11.060 00 mm2/s；树脂质量分数超过50%后，虽然树脂完全溶解，但溶液流动性迅速变差；树脂质量分数10%～60%时，树脂颗粒均完全溶解，但溶液黏度逐渐增加、流动性逐渐变差，尤其在50%～60%时，溶液流动性迅速变差，在60%时溶液已成凝胶状。