W dyskusjach technicznych z klientami od czasu do czasu pojawia się temat, czy uwodornionyżywica węglowodorowanaprawdę zapewnia wystarczającą wartość dodatkową, która uzasadnia jego wyższą cenę w porównaniu z żywicą węglowodorową katalizowaną C9. Ponieważ uwodorniony
żywica węglowodorowamają jaśniejszy kolor i zwykle mają słabszy zapach, wiele osób naturalnie zakłada, że płacenie więcej automatycznie oznacza otrzymanie lepszej żywicy.
Nasze doświadczenie z klejami i powłokami sugeruje, że rzadko kiedy sprawy są takie proste. Lżejszy wygląd lub niższy zapach z pewnością mogą być ważne w niektórych zastosowaniach, ale niekoniecznie przekładają się na lepszą ogólną wydajność w każdym systemie. To, czy dodatkowa inwestycja ma sens, często zależy w znacznie większym stopniu od konkretnej matrycy polimerowej, warunków użytkowania, wymagań dotyczących starzenia i tego, czego użytkownik końcowy faktycznie oczekuje od gotowego produktu.
Innym nieporozumieniem, z którym często się spotykamy, jest pogląd, że uwodorniona żywica węglowodorowa jest po prostu bezpośrednim zamiennikiem żywicy węglowodorowej katalizowanej C9. W praktyce materiały te są lepiej postrzegane jako służące różnym produktom i różnym celom wydajności. Uwodornienie to etap modyfikacji, który poprawia pewne właściwości, ale nie należy go interpretować jako uniwersalnego ulepszenia, które automatycznie czyni jedną żywicę lepszą od drugiej w każdym preparacie.
Jedno błędne przekonanie, które pojawia się raz po raz
Na wczesnych etapach wielu projektów często widzimy, jak klienci zakładają, że ponieważ uwodorniony C9 wygląda na czystszy i ma jaśniejszy kolor, musi pod każdym względem przewyższać C9 polimeryzowany katalitycznie.
Inni podchodzą do niego z przeciwnej strony. Ponieważ katalitycznie polimeryzowany C9 kosztuje mniej, uważają go za „wersję podstawową” i nie widzą powodu, aby wydawać więcej.
W praktyce oba poglądy są nadmiernie uproszczone. W wielu kwestiach dotyczących receptur, z którymi borykaliśmy się przez lata, wyzwaniem rzadko jest to, czy sama żywica jest „wystarczająco dobra”. Częściej prawdziwe pytanie dotyczy stabilności koloru, kontroli zapachu i zachowania produktu po długotrwałej ekspozycji na ciepło, tlen lub warunki przechowywania.
Niektóre aplikacje są bardzo wrażliwe na te czynniki. Inni nie. To, czy te różnice mają znaczenie, zależy całkowicie od wymagań-systemu końcowego.
Te dwa produkty nie istnieją na tym samym poziomie procesu produkcyjnego
Żywicę węglowodorową katalizowaną C9 wytwarza się poprzez polimeryzację kationową krakowanych frakcji aromatycznych C9 zawierających składniki takie jak styren, metylostyren, inden i pokrewne związki aromatyczne pod katalizatorami kwasu Lewisa.
Jego cechy wynikają przede wszystkim z budowy molekularnej. Żywica zachowuje stosunkowo wysoką aromatyczność, wykazuje doskonałą kompatybilność z wieloma układami niepolarnymi i zapewnia niezawodne działanie zwiększające przyczepność. To wyjaśnia, dlaczego od dziesięcioleci jest z powodzeniem stosowany w niezliczonych preparatach.
C9 uwodornionyżywica naftowanie jest jednak odrębną drogą polimeryzacji. Rozpoczyna się od istniejącej żywicy bazowej-wytworzonej w procesie polimeryzacji katalitycznej lub polimeryzacji termicznej-i poddaje ją uwodornieniu. Podczas tego procesu nienasycone wiązania i struktury chromoforowe są nasycane przy użyciu katalizatorów na bazie niklu, palladu lub podobnych układów metalicznych.
Zasadniczo jedna technologia tworzy żywicę, a druga modyfikuje żywicę już po jej uformowaniu. Z tej perspektywy nie są to wcale technologie konkurencyjne.
Większość różnic pojawia się w codziennym--wydajności działaniu, a nie w dramatycznych zmianach właściwości
W praktycznych zastosowaniach różnice pomiędzy katalitycznie polimeryzowanym C9 i uwodornionym C9 rzadko przekładają się na zupełnie różne profile wydajności. Zamiast tego zwykle pojawiają się w-zachowaniu długoterminowym.
Weźmy na przykład stabilność koloru. Katalitycznie polimeryzowane żywice mają naturalnie pewną początkową barwę i z czasem mogą stopniowo ciemnieć w wyniku utleniania i starzenia termicznego. W przypadku produktów-wrażliwych na wygląd zmiana ta może być dość zauważalna.
Uwodornienie znacznie redukuje struktury nienasycone i grupy chromoforowe, tworząc jaśniejsze-materiały o znacznie wolniejszych zmianach koloru podczas przechowywania i starzenia. Klienci zauważają to najwyraźniej w przypadku preparatów przezroczystych lub w jasnych-kolorach.
Zapach ma podobny wzór. Konwencjonalne żywice aromatyczne mogą w niektórych zastosowaniach wykazywać delikatny zapach aromatyczny, podczas gdy uwodornione żywice węglowodorowe są zauważalnie łagodniejsze. W przypadku klejów higienicznych, klejów do etykiet i produktów-nastawionych na eksport zapach często staje się kwestią praktyczną, ponieważ rynki te mają tendencję do nakładania bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących lotnych związków organicznych i wymagań sensorycznych.
To powiedziawszy, uwodornienie nie zmienia zasadniczo podstawowej roli żywicy. Jej funkcja klejąca, charakterystyka kompatybilności i początkowa przyczepność pozostają w dużej mierze definiowane przez samą żywicę bazową. Uwodornienie poprawia przede wszystkim stabilność i wygląd.
Różne branże skupiają się na różnych rzeczach
Na rynku klejów topliwych kleje do opakowań i zastosowania introligatorskie są bardzo wrażliwe na koszty. Ponieważ wymagania dotyczące koloru są zwykle umiarkowane, katalitycznie polimeryzowany C9 pozostaje jednym z głównych wyborów, ponieważ ważniejsza jest stabilność przetwarzania i ekonomika.
Kiedy przejdziesz na produkty higieniczne, takie jak kleje do pieluch, produkty do pielęgnacji kobiecej lub medyczne kleje termotopliwe, priorytety się zmieniają. Klienci są znacznie bardziej zaniepokojeni zapachem, stabilnością koloru i-długotrwałą odpornością na starzenie. W tych okolicznościachuwodorniona żywica naftowasą łatwiejsze do uzasadnienia pomimo wyższych kosztów.
Ten sam wzór pojawia się w przypadku klejów-wrażliwych na nacisk.
Wiele zastosowań taśm przemysłowych jest zaskakująco tolerancyjnych na różnice kolorystyczne. Jednak gdy tylko produkty zostaną umieszczone w przezroczystych taśmach, etykietach premium lub zastosowaniach-wrażliwych na wygląd, akceptacjauwodorniona żywica naftowaznacznie wzrasta.
Przemysł atramentowy i gumowy stanowi interesujący kontrast. Wielu producentów atramentów niechętnie płaci premię wyłącznie za jaśniejszy kolor. Ich priorytetami pozostają zwilżanie pigmentu, dyspersja i kompatybilność receptury, co wyjaśnia, dlaczego katalitycznie polimeryzowany C9 nadal utrzymuje bardzo silną pozycję.
To samo dotyczy mieszanek gumowych. Charakterystyka przetwarzania i efektywność kosztowa zazwyczaj wyprzedzają wygląd, dlatego uwodorniona żywica węglowodorowa pojawia się zwykle tylko w specjalistycznych zastosowaniach, a nie w produktach głównego nurtu.
Dlaczego uwodorniona żywica naftowa jest bardziej stabilna i jaśniejsza?
Z molekularnego punktu widzenia odpowiedź jest dość prosta.
Uwodornienie nasyca wiele wiązań podwójnych i struktur reaktywnych, które są podatne na utlenianie. Zmniejsza także obecność grup chromoforowych odpowiedzialnych za powstawanie koloru.
W rezultacie żywica staje się jaśniejsza, z czasem utlenia się wolniej i ogólnie zapewnia lepszą stabilność UV.
Nie oznacza to, że polimeryzowany katalitycznie C9 jest z natury niestabilny. Oznacza to po prostu, że te dwa materiały zapewniają różne okna stabilności, a to, czy ta różnica ma znaczenie, zależy całkowicie od zamierzonego zastosowania.
Temperatura mięknięcia jest często mniej ważna, niż się ludziom wydaje
Innym błędnym przekonaniem jest to, że uwodornienie radykalnie zmienia wszystkie właściwości fizyczne, w tym temperaturę mięknienia.
W rzeczywistości doświadczenia przemysłowe i opublikowane dane sugerują, że na temperaturę mięknienia wpływają przede wszystkim rozkład masy cząsteczkowej i warunki polimeryzacji. Samo uwodornienie ma stosunkowo niewielki wpływ na tę właściwość.
Bardziej zauważalną zmianą jest cały zestaw-cech związanych ze stabilnością, a nie podstawowe parametry fizyczne.
W praktyce selekcja w mniejszym stopniu zależy od technologii, a bardziej od ekonomii
Oceniając projekty rzadko zaczynamy od pytania, która technologia jest lepsza.
Zamiast tego zadajemy bardziej praktyczne pytania, czy system ma rygorystyczne wymagania dotyczące koloru?
Jeśli produktem jest czarny związek przemysłowy, katalitycznie polimeryzowany C9 jest często całkowicie odpowiedni i zapewnia wyraźne korzyści ekonomiczne.
Jeśli zastosowanie obejmuje przezroczyste opakowania, jasne-warstwy klejące lub produkty-wrażliwe na zapachy, uwodorniona żywica naftowa zwykle uzasadnia swój dodatkowy koszt, ponieważ klienci są bardziej skłonni zapłacić za lepszy wygląd i stabilność.
Pozycjonowanie produktu również ma znaczenie. Produkty o niskiej-wartości i-wielu wolumenach zwykle wynikają z kosztów. Produkty eksportowe o wysokiej-wartości kładą większy nacisk na spójność i-długoterminową wydajność.
W wielu przypadkach ostateczna decyzja nie jest tak naprawdę decyzją technologiczną. Jest to kompromis między strukturą kosztów a oczekiwaniami-użytkownika końcowego.
Coś, co często widzimy w prawdziwych projektach
Ciekawą obserwacją jest to, że wielu klientów używa obu rodzajów żywicy jednocześnie, zamiast wybierać jeden zamiast drugiego.
Standardowe linie produktów przemysłowych mogą opierać się na katalitycznie polimeryzowanym C9, podczas gdy etykiety premium lub produkty eksportowe wykorzystują uwodornioną żywicę węglowodorową.
Z punktu widzenia łańcucha dostaw taki układ ma sens, żadna pojedyncza żywica nie jest w stanie ekonomicznie zaspokoić wszystkich wymagań dotyczących wydajności i każdego przedziału cenowego.
Ostatnia myśl
Gdybym miał podsumować relację pomiędzy tymi dwoma materiałami w jednym zdaniu, ująłbym to tak:
Katalitycznie polimeryzowany C9 to dojrzała i bardzo praktyczna platforma lepiszcza, podczas gdy uwodorniony C9 stanowi wersję tej platformy-o zwiększonej stabilności.
Ale to ulepszenie nie jest czymś, za co trzeba płacić w każdym zastosowaniu. W wielu przypadkach prawdziwym pytaniem nie jest to, która żywica jest lepsza technicznie.
Ważniejsze pytanie dotyczy tego, gdzie aktualizacja tworzy wartość-, a gdzie po prostu dodaje niepotrzebne koszty.
To przede wszystkim dyskusja, którą najczęściej prowadzimy z klientami, wspierając receptury i rozwój aplikacji.
Referencje
1. Jiang, M., Wei, XJ, Chen, XP, Wang, LL i Liang, JZ (2020). C9 Uwodornienie żywicy naftowej na katalizatorze niklowym modyfikowanym PEG1000 na nośniku pozostałości katalizatora krakingu katalitycznego w płynie nadającym się do recyklingu. 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. i Liang, BF (2018). Katalizator na bazie Ni-z poliwinylopirolidonem jako środkiem dyspergującym osadzonym we wstępnie obrobionej pozostałości katalizatora płynnego krakingu katalitycznego do uwodornienia żywicy naftowej C9 (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 i Fang, JH (2020). Nowe osiągnięcia w katalizatorach do uwodornienia żywicy naftowej C9. W serii konferencji IOP: Nauki o Ziemi i Środowisku (tom. 513, s.. 012003). wydawnictwo IOP. https://doi.org/10.1088/1755-1315/513/1/012003
4.Rahmatpour, A. i Ghasemi Meymandi, M. (2021). Produkcja-na dużą skalę żywicy węglowodorów aromatycznych C9 z krakowanej-ropy naftowej-frakcji C9: chemia, skalowalność i analiza-techno-ekonomiczna. Badania i rozwój procesów organicznych, 25 (1), 120–135. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00474