C5石油樹脂是由石油裂解產(chǎn)生的 C5 餾分（主要含異戊二烯、間戊二烯、環(huán)戊二烯等烯烴）經(jīng)聚合反應(yīng)生成的低分子量聚合物，廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、橡膠等領(lǐng)域，其熱穩(wěn)定性是決定產(chǎn)品使用范圍和壽命的關(guān)鍵性能之一。雙環(huán)戊二烯（DCPD）作為C5餾分中的重要組分，其含量對C5石油樹脂的熱穩(wěn)定性具有顯著影響，具體作用機制如下：

一、雙環(huán)戊二烯的結(jié)構(gòu)特性與聚合行為

雙環(huán)戊二烯是由兩個環(huán)戊二烯分子經(jīng)Diels-Alder反應(yīng)形成的橋環(huán)化合物，分子中含有兩個不飽和雙鍵和剛性雙環(huán)結(jié)構(gòu)。在C5石油樹脂聚合過程中，DCPD可通過雙鍵參與共聚反應(yīng)，其剛性環(huán)結(jié)構(gòu)會嵌入樹脂的分子鏈中，改變分子鏈的規(guī)整性和空間構(gòu)型：

低含量DCPD時，其主要作為共聚單體與其他烯烴（如間戊二烯）結(jié)合，分子鏈以線性結(jié)構(gòu)為主，柔韌性較好；

高含量DCPD時，多個雙環(huán)結(jié)構(gòu)通過共聚形成密集的環(huán)狀分子鏈，使樹脂分子呈現(xiàn)更高的剛性和空間位阻。

二、對熱分解溫度的影響

熱穩(wěn)定性的核心指標之一是熱分解溫度（Td，通常以質(zhì)量損失5%時的溫度計）。雙環(huán)戊二烯含量對Td的影響呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢：

當DCPD含量較低（通常≤30%）時，其剛性雙環(huán)結(jié)構(gòu)可增強分子鏈的鍵能，減少分子鏈在高溫下的斷裂概率，例如，DCPD含量從 10%增至30%時，樹脂的Td可從320℃提升至360℃，這是因為環(huán)狀結(jié)構(gòu)對分子鏈的“支撐作用”抑制了熱運動導(dǎo)致的鏈斷裂；

當DCPD含量過高（>30%）時，密集的雙環(huán)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致分子鏈間的相互作用力（如范德華力）減弱，且高剛性分子鏈的規(guī)整性下降，易形成局部應(yīng)力集中。此時，高溫下分子鏈更易從應(yīng)力集中處斷裂，Td反而下降，例如，DCPD含量達50%時，Td可能降至330℃以下。

三、對熱失重速率的影響

熱失重速率反映樹脂在高溫下的分解速度。低DCPD含量時，樹脂分子鏈以線性結(jié)構(gòu)為主，熱分解時分子鏈可逐步斷裂為小分子片段，失重速率較平緩；隨著DCPD含量增加（20%-30%），剛性環(huán)結(jié)構(gòu)延緩了分子鏈的整體分解，使失重速率進一步降低（如在350-400℃區(qū)間，失重速率可降低20%-30%）。

但當DCPD含量過高（>40%）時，分子鏈的不規(guī)整性加劇，高溫下易發(fā)生協(xié)同分解（即多個相鄰鏈段同時斷裂），導(dǎo)致失重速率驟增，例如，某研究顯示，DCPD含量50%的樹脂在400℃時的失重速率是30%含量樹脂的1.5 倍。

四、對熱氧化穩(wěn)定性的影響

在有氧環(huán)境中，C5石油樹脂的熱穩(wěn)定性還與抗氧能力相關(guān)。雙環(huán)戊二烯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，雙鍵的電子云密度較高，易與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)（形成過氧化物，進而引發(fā)鏈斷裂）：

低 DCPD 含量時，雙鍵數(shù)量較少，氧化反應(yīng)速率較慢，樹脂的熱氧化穩(wěn)定性較好；

高 DCPD 含量時，分子鏈中不飽和雙鍵密度增加，高溫下更易被氧化，導(dǎo)致樹脂變色、交聯(lián)或降解（如出現(xiàn)脆性增加、分子量下降等現(xiàn)象）。例如，在 150℃有氧環(huán)境下老化 100 小時后，DCPD 含量 40% 的樹脂分子量損失率達 15%，而 20% 含量的樹脂僅損失 5%。

五、實際應(yīng)用中的平衡調(diào)控

工業(yè)生產(chǎn)中需根據(jù)應(yīng)用場景調(diào)控 DCPD 含量：

對熱穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域（如耐高溫膠粘劑），DCPD 含量通?？刂圃?20%-30%，以兼顧剛性支撐與抗熱分解能力；

對柔韌性要求更高的場景（如橡膠增塑劑），DCPD 含量可降至 10%-20%，避免高剛性導(dǎo)致的脆性問題；

若樹脂需在高溫有氧環(huán)境中使用（如涂料），則需配合抗氧劑（如受阻酚類），以抵消高 DCPD 含量帶來的氧化風險。

雙環(huán)戊二烯通過改變C5石油樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)（剛性、雙鍵密度、規(guī)整性），從熱分解溫度、失重速率及熱氧化反應(yīng)等多方面影響其熱穩(wěn)定性，且這種影響并非簡單的線性關(guān)系，而是存在一個優(yōu)含量區(qū)間（通常 20%-30%）。實際生產(chǎn)中需結(jié)合具體性能需求，通過精準調(diào)控 DCPD 含量實現(xiàn)樹脂熱穩(wěn)定性與其他性能（如柔韌性、相容性）的平衡。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://www.xiyishiji.com/