浅谈石油树脂性能用途及市场概况

    石油树脂(petroleumresins)乃因其来源为石油衍生物而得名，一般可分类为C5alphatic(脂族类)、C9aromatic(芳香烃类)、DCPD(环脂二烯类，cycloaliphatic)及纯单体(如polySM、AMS(alphamethylstyrene)等产品)等四种型态，其组成分子皆是碳氢化合物，故又称之为碳氢树脂(hydrocarbonresins，HCR)。石油树脂与cumaran-indene树脂、松香脂及polyterpene等石化产品之主要用途皆为为增黏剂之用，故亦称为tackifierresins。石油树脂是一种通称，其所指为低分子量(数量平均分子量Mn小于2000)之热塑性高分子，是由裂解汽油馏份经由热或触媒聚合而得。

    石油树脂的性态可从黏稠液态到固态，颜色则由水白色到暗褐色。此外亦有一些是经过改质的产品，如C5/C9(脂族和芳香烃混合类)、酚、terpene等改质C9石油树脂及氢化石油树脂。

    一、石油树脂的制造石油树脂虽区分为四类，但制造方式大致相同，除部份DCPD树脂以热聚合产制外，余均应用阳离子聚合法，常用触媒为BF3、AlCl3等Friedel–Crafts酸，有时会添加少许促进剂。阳离子聚合的特色为反应速率快，chaintransfer繁复，触媒易为原料中的不纯物或分子结构等因素影响而终止反应，因此反而可聚合成分子量500~2,000的聚合体，而加强增黏效果。

    制程中有以下的几个重要步骤—选择及前处理原料油、将处理过的原料聚合、中和及树脂的分离。其中前处理尤其不可或缺，以事先除掉不良物后再选择不同组成的进料来调整树脂的性质；聚合反应则是随着原料之不同使用AlCl3、BF3及一些促进剂，如HCl、t-BuCl,H2O或酚、或加热方式来进行反应。制程中主要的反应参数有进料的全部或相对浓度、触媒类别及其浓度、温度。以上几项必须小心控制，才能有好的产量、分子量及分子量分布。

    聚合方式可分为批次式、连续式、多阶连续式。其中批次反应的分子量分析较广，而多阶连续式的产率较高且分子量分布较窄。原料调配在石油树脂制程中属相当重要一环，经由调配不同馏份的进料油，可调整其分子结构及成品的外观性质。例如，C5与C9共聚合或添加部份纯单体作为改质，此外为调整石油树脂成品的极性或酸价，亦可在原料中添加马林酸酐(MA)、酚及松香(rosin)等化学组成，或者利用接枝分式使石油树脂接上酸根。

    二、性质

    石油树脂为低分子量(Mw=500~2,000)聚合物，依用途要求而有如下之重要特性：

    1、软化点—以RingandBallMethod测试，可显示石油树脂抗热程度及硬度，一般由于应用种类的要求而有不同的软化点。例如油漆涂料要求的软化点在110~120℃，而橡胶则要求有80~100℃的软化点。

    2、颜色—一般是在50wt%甲苯溶液中以Gardner色阶表示，通常以纯单体树脂之色泽最佳(Gardner<1)，C5树脂次之(Gardner<5)，而C9及DCPD最深。

    3.不饱和度—为量测石油树脂分子结构中所残留未反应的双键数量，以溴价或碘价表之。不饱和度高，表示其耐候性及耐热性差，易氧化或结碳；但不饱和度高也易于接枝。

    4、兼容性—有solubilityparameter及anilinepoint等多种指针，而最佳方式是以石油树脂直接在polymermatrix中量测Tg及cloudpoint。其余尚有黏度、酸价、耐候性、耐热性等指针，因应用领域不同而有其不同的测试方式。

    三、用途

    石油树脂主要功能为提供增黏及润湿效果，不同种类的石油树脂或增黏剂，有一定的互通性，但在各应用领域上也有各自的独特性。主要应用领域为涂料、接着剂、热熔胶、感压热熔胶、感压胶、道路漆(路标漆)、油墨与橡胶。

    四、市场概况

    估计全球石油树脂(含cumarone-indene树脂)产量大约85万公吨，其中美洲(大部分为美国)占47%，欧洲占28%，亚洲占25%。以类别区分，则C5及DCPD石油树脂约占38%，C9及cumarone-indene树脂占约45%，氢化石油树脂占约17%。未来树脂的成长应以C5及氢化石油树脂为主。

    日本于1999全年石油树脂产量为13.7万公吨，其中5.3万公吨外销，日本国内实际消耗8.4万公吨。

    台湾现有元良、联超生产C9石油树脂，金峰在遭祝融后停工。2000年底和益化工公司开始生产氢化石油树脂，目前产品已供应国内外接着剂业者。C9石油树脂生产估计约2.4万公吨，其中外销约1.8万公吨。2000年台湾进口石油树脂量估算约1.36万公吨，以C5及氢化石油树脂为最大宗。氢化石油树脂进口约5,500公吨。和益化工公司生产的Fuclear®氢化石油树脂，是自行研发、设计到建厂的成果，其产品性质可达同系列欧、美、日产品的规格。产品分为全氢化FP系列及部份氢化FM系列。

    中国大陆被视为石油树脂全球成长率最大的地区，但其境内只有数家石油树脂生产厂家，产能不大，产品品质较差，不适合作为氢化的进料。目前已有ExxonMobil及Eastman两家美国公司与大陆石化业者合资设厂，已开始供应产品，目前生产C5、DCPD及其氢化产品。而Hercules原计画与燕山石化生产各类石油树脂，但Hercules碳氢树脂部门已为Eastman并购，故计画可能终止。