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石油樹(shù)脂(petroleumresins)乃因其來(lái)源為石油衍生物而得名，一般可分類(lèi)為C5alphatic(脂族類(lèi))、C9aromatic(芳香烴類(lèi))、DCPD(環(huán)脂二烯類(lèi)，cycloaliphatic)及純單體(如polySM、AMS(alphamethylstyrene)等產(chǎn)品)等四種型態(tài)，其組成分子皆是碳?xì)浠衔�，故又稱(chēng)之為碳?xì)錁?shù)脂(hydrocarbonresins，HCR)。石油樹(shù)脂與cumaran-indene樹(shù)脂、松香脂及polyterpene等石化產(chǎn)品之主要用途皆為為增黏劑之用，故亦稱(chēng)為tackifierresins。石油樹(shù)脂是一種通稱(chēng)，其所指為低分子量(數(shù)量平均分子量Mn小于2000)之熱塑性高分子，是由裂解汽油餾份經(jīng)由熱或觸媒聚合而得。
石油樹(shù)脂的性態(tài)可從黏稠液態(tài)到固態(tài)，顏色則由水白色到暗褐色。此外亦有一些是經(jīng)過(guò)改質(zhì)的產(chǎn)品，如C5/C9(脂族和芳香烴混合類(lèi))、酚、terpene等改質(zhì)C9石油樹(shù)脂及氫化石油樹(shù)脂。
一、石油樹(shù)脂的制造石油樹(shù)脂雖區(qū)分為四類(lèi)，但制造方式大致相同，除部份DCPD樹(shù)脂以熱聚合產(chǎn)制外，余均應(yīng)用陽(yáng)離子聚合法，常用觸媒為BF3、AlCl3等Friedel–Crafts酸，有時(shí)會(huì)添加少許促進(jìn)劑。陽(yáng)離子聚合的特色為反應(yīng)速率快，chaintransfer繁復(fù)，觸媒易為原料中的不純物或分子結(jié)構(gòu)等因素影響而終止反應(yīng)，因此反而可聚合成分子量500~2,000的聚合體，而加強(qiáng)增黏效果。
制程中有以下的幾個(gè)重要步驟—選擇及前處理原料油、將處理過(guò)的原料聚合、中和及樹(shù)脂的分離。其中前處理尤其不可或缺，以事先除掉不良物后再選擇不同組成的進(jìn)料來(lái)調(diào)整樹(shù)脂的性質(zhì)；聚合反應(yīng)則是隨著原料之不同使用AlCl3、BF3及一些促進(jìn)劑，如HCl、t-BuCl,H2O或酚、或加熱方式來(lái)進(jìn)行反應(yīng)。制程中主要的反應(yīng)參數(shù)有進(jìn)料的全部或相對(duì)濃度、觸媒類(lèi)別及其濃度、溫度。以上幾項(xiàng)必須小心控制，才能有好的產(chǎn)量、分子量及分子量分布。
聚合方式可分為批次式、連續(xù)式、多階連續(xù)式。其中批次反應(yīng)的分子量分析較廣，而多階連續(xù)式的產(chǎn)率較高且分子量分布較窄。原料調(diào)配在石油樹(shù)脂制程中屬相當(dāng)重要一環(huán)，經(jīng)由調(diào)配不同餾份的進(jìn)料油，可調(diào)整其分子結(jié)構(gòu)及成品的外觀(guān)性質(zhì)。例如，C5與C9共聚合或添加部份純單體作為改質(zhì)，此外為調(diào)整石油樹(shù)脂成品的極性或酸價(jià)，亦可在原料中添加馬林酸酐(MA)、酚及松香(rosin)等化學(xué)組成，或者利用接枝分式使石油樹(shù)脂接上酸根。
二、性質(zhì)
石油樹(shù)脂為低分子量(Mw=500~2,000)聚合物，依用途要求而有如下之重要特性：
1、軟化點(diǎn)—以RingandBallMethod測(cè)試，可顯示石油樹(shù)脂抗熱程度及硬度，一般由于應(yīng)用種類(lèi)的要求而有不同的軟化點(diǎn)。例如油漆涂料要求的軟化點(diǎn)在110~120℃，而橡膠則要求有80~100℃的軟化點(diǎn)。
2、顏色—一般是在50wt%甲苯溶液中以Gardner色階表示，通常以純單體樹(shù)脂之色澤最佳(Gardner<1)，C5樹(shù)脂次之(Gardner<5)，而C9及DCPD最深。
3.不飽和度—為量測(cè)石油樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中所殘留未反應(yīng)的雙鍵數(shù)量，以溴價(jià)或碘價(jià)表之。不飽和度高，表示其耐候性及耐熱性差，易氧化或結(jié)碳；但不飽和度高也易于接枝。
4、兼容性—有solubilityparameter及anilinepoint等多種指針，而最佳方式是以石油樹(shù)脂直接在polymermatrix中量測(cè)Tg及cloudpoint。其余尚有黏度、酸價(jià)、耐候性、耐熱性等指針，因應(yīng)用領(lǐng)域不同而有其不同的測(cè)試方式。
三、用途
石油樹(shù)脂主要功能為提供增黏及潤(rùn)濕效果，不同種類(lèi)的石油樹(shù)脂或增黏劑，有一定的互通性，但在各應(yīng)用領(lǐng)域上也有各自的獨(dú)特性。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橥苛�、接著劑�?strong>熱熔膠、感壓熱熔膠、感壓膠、道路漆(路標(biāo)漆)、油墨與橡膠。
四、市場(chǎng)概況
估計(jì)全球石油樹(shù)脂(含cumarone-indene樹(shù)脂)產(chǎn)量大約85萬(wàn)公噸，其中美洲(大部分為美國(guó))占47%，歐洲占28%，亞洲占25%。以類(lèi)別區(qū)分，則C5及DCPD石油樹(shù)脂約占38%，C9及cumarone-indene樹(shù)脂占約45%，氫化石油樹(shù)脂占約17%。未來(lái)樹(shù)脂的成長(zhǎng)應(yīng)以C5及氫化石油樹(shù)脂為主。
日本于1999全年石油樹(shù)脂產(chǎn)量為13.7萬(wàn)公噸，其中5.3萬(wàn)公噸外銷(xiāo)，日本國(guó)內(nèi)實(shí)際消耗8.4萬(wàn)公噸。
臺(tái)灣現(xiàn)有元良、聯(lián)超生產(chǎn)C9石油樹(shù)脂，金峰在遭祝融后停工。2000年底和益化工公司開(kāi)始生產(chǎn)氫化石油樹(shù)脂，目前產(chǎn)品已供應(yīng)國(guó)內(nèi)外接著劑業(yè)者。C9石油樹(shù)脂生產(chǎn)估計(jì)約2.4萬(wàn)公噸，其中外銷(xiāo)約1.8萬(wàn)公噸。2000年臺(tái)灣進(jìn)口石油樹(shù)脂量估算約1.36萬(wàn)公噸，以C5及氫化石油樹(shù)脂為最大宗。氫化石油樹(shù)脂進(jìn)口約5,500公噸。和益化工公司生產(chǎn)的Fuclear®氫化石油樹(shù)脂，是自行研發(fā)、設(shè)計(jì)到建廠(chǎng)的成果，其產(chǎn)品性質(zhì)可達(dá)同系列歐、美、日產(chǎn)品的規(guī)格。產(chǎn)品分為全氫化FP系列及部份氫化FM系列。
中國(guó)大陸被視為石油樹(shù)脂全球成長(zhǎng)率最大的地區(qū)，但其境內(nèi)只有數(shù)家石油樹(shù)脂生產(chǎn)廠(chǎng)家，產(chǎn)能不大，產(chǎn)品品質(zhì)較差，不適合作為氫化的進(jìn)料。目前已有ExxonMobil及Eastman兩家美國(guó)公司與大陸石化業(yè)者合資設(shè)廠(chǎng)，已開(kāi)始供應(yīng)產(chǎn)品，目前生產(chǎn)C5、DCPD及其氫化產(chǎn)品。而Hercules原計(jì)畫(huà)與燕山石化生產(chǎn)各類(lèi)石油樹(shù)脂，但Hercules碳?xì)錁?shù)脂部門(mén)已為Eastman并購(gòu)，故計(jì)畫(huà)可能終止。