碳九树脂改性技术的开发与应用研究

引言

随着石油化工产业的升级与下游行业对材料性能要求的提升，碳九树脂改性技术成为研究热点。近年来，物理共混、化学接枝等改性技术的突破，使改性碳九树脂在高粘胶粘剂、橡胶增粘剂等高端领域的应用占比从2018 年的 15% 提升至 2024 年的 32% 。本文通过分析各类改性技术的优劣及应用场景，为碳九树脂的深度开发提供理论支撑。

一、碳九树脂主要改性技术开发

1.1 物理共混改性技术

物理共混改性通过将碳九树脂与其他聚合物、增塑剂等组分机械混合，利用组分间的协同效应改善性能，具有工艺简单、成本低、易工业化的特点。

1.1.1 聚合物共混改性

常用改性组分包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）及松香树脂等。以PE 共混改性为例，将熔融态的碳九树脂与 PE 按 8:2 的质量比混合，在 180^cC 、 300r/min 条件下搅拌 40min ，制得的共混树脂软化点较纯碳九树脂提升 15-20‰ ，拉伸强度提升 30% 以上。该技术的核心是控制共混温度与搅拌速率，避免组分分层。例如，某化工企业采用双螺杆挤出机实现碳九树脂与松香树脂的连续共混，生产效率达 500kg/h ，产品广泛用于压敏胶黏剂。

1.1.2 增塑剂共混改性

针对碳九树脂脆性大的问题，添加邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、环烷油等增塑剂可改善其柔韧性。当DBP 添加量为 5%-8% 时，改性树脂的断裂伸长率从 12% 提升至 28% ，但软化点会下降 3-5^*C ，实际应用中需根据需求平衡柔韧性与耐热性。

化学接枝改性通过在碳九树脂分子链上引入极性基团（如羟基、羧基）或功能性单体，从分子层面改善其性能，改性效果更持久稳定，但工艺复杂度与成本较高。

1.2.1 马来酸酐接枝改性

马来酸酐（MAH）是常用接枝单体，通过自由基聚合反应将其接枝到碳九树脂分子链上。典型工艺为：将碳九树脂加热至 160^∘C 熔融，加入 0.5% 的过氧化二苯甲酰（BPO）引发剂与 8%-12% 的MAH，反应3h 后制得MAH 接枝碳九树脂。该树脂的酸值可达 30-50mgKOH/g ，极性显著增强，与极性基材（如铝箔、木材）的粘结强度提升 40%-60% ，适用于高性能复合胶粘剂。

1.2.2 羟基化改性

采用双氧水-乙酸体系对碳九树脂进行羟基化处理，在 60^qC 下反应 2h，可在分子链上引入羟基基团。改性后树脂的羟值达 25-35mgKOH/g ，与环氧树脂的相容性大幅提升，可作为环氧树脂的活性稀释剂，降低固化体系粘度的同时提高粘接性能。

1.3 复合改性技术

复合改性结合物理共混与化学接枝的优势，实现“分子设计+组分调控”的协同优化。例如，先通过MAH 接枝改性提升碳九树脂极性，再与丁苯橡胶（SBR）共混，制得的橡胶增粘剂兼具高粘性与良好相容性。某研究表明，MAH 接枝碳九树脂与SBR 按1:5 共混后，橡胶的门尼粘度从 80 降至 65，拉伸强度提升 25% ，且加工流动性显著改善。

1.4 主要改性技术性能对比

为明确不同改性技术的适用场景，通过实验测试对物理共混、化学接枝及复合改性技术的核心性能进行量化对比，结果如下表所示：

1.2 化学接枝改性技术

注：生产成本相对值以聚合物共混改性为基准（1.0），数值越高表示成本越高；性能提升效果以纯碳九树脂为参照。

二、改性碳九树脂的应用领域

2.1 胶粘剂行业

改性碳九树脂是胶粘剂的核心增粘组分，占其应用总量的 60% 以上。物理共混改性树脂用于热熔胶，可降低熔融粘度、提高初粘力；MAH 接枝改性树脂用于溶剂型胶粘剂，能增强对极性基材的粘接强度，例如在铝塑复合膜胶粘剂中，添加 15%-20% 的 MAH 接枝碳九树脂，剥离强度可达 1.5N/15mm 以上，满足食品包装的耐高温与耐老化要求。

2.2 橡胶加工行业

作为橡胶增粘剂，改性碳九树脂可改善橡胶的加工性能与力学性能。羟基化改性碳九树脂与天然橡胶共混后，橡胶的硫化速度加快 10%-15% ，且成品的抗撕裂强度提升 20% ；复合改性树脂用于子午线轮胎胎面胶，能提高轮胎与路面的抓着力，同时降低滚动阻力。

2.3 涂料与油墨行业

在涂料领域，改性碳九树脂作为成膜助剂，可改善涂料的流平性与附着力。将碳九树脂与丙烯酸树脂共混，用于金属防腐涂料，涂层的耐盐雾性能从 200h提升至 500h；在印刷油墨中，物理共混改性树脂能调节油墨的干燥速度与光泽度，适用于高速印刷工艺。

2.4 其他领域

改性碳九树脂还可用于沥青改性，添加 5%-8% 的 PE 共混改性碳九树脂，沥青的软化点提升 ，低温延度改善 30% ，适用于高等级公路建设；在塑料加工中，作为增塑剂与相容剂，可降低塑料生产成本，改善加工流动性。

三、存在问题与发展趋势

3.1 当前技术瓶颈

一是化学接枝改性的单体转化率偏低，副产物多，影响产品稳定性；二是改

性树脂的耐候性与耐化学腐蚀性仍需提升，难以满足高端涂料等领域的严苛要求；三是生产过程中存在有机溶剂挥发、废水排放等环保问题。

3.2 未来发展趋势

未来碳九树脂改性技术将向功能化、绿色化与高性能化协同推进。功能化方面，针对电子、医用等场景定制专用树脂，如电子胶粘剂用软化点 gtrsim150°C 的耐高温产品、医用低毒树脂，实现“一品一策”供给。绿色化层面，推广无溶剂接枝工艺，借助微波、超声提升单体转化率至 85% 以上，减少有机溶剂排放；开发松香衍生物等生物基改性剂，降低石油依赖。高性能化领域则融合纳米与传统改性技术，引入碳纳米管、石墨烯等制备兼具高粘、高强、导电的多功能树脂，拓展至新能源电池封装、电子元器件粘接等新兴领域。

结论

碳九树脂改性技术的发展推动了其从低端辅料向高端功能材料的转型，物理共混改性以低成本优势占据中低端市场，化学接枝改性满足高端领域的性能需求，复合改性则成为未来技术突破的核心方向。当前，改性碳九树脂在胶粘剂、橡胶等领域的应用已较为成熟，但在耐候性、环保性等方面仍需提升。未来通过功能化定制、绿色工艺升级与高性能复合改性的协同发展，碳九树脂将实现更高附加值的利用，为石油化工副产物的资源化利用提供重要支撑。

参考文献：

[1]王健，李军。碳九树脂马来酸酐接枝改性及其应用研究[J].精细石油化工，2023,40(2):32-36.

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