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天然橡胶--来源、结构和机能、制胶方法及分类

从天然产胶植物制取的橡胶。市售的天然橡胶主要是从巴西三叶橡胶树的胶乳制成得,其基本化学成分为顺-聚异戊二烯。某些野生橡胶如古塔波胶、巴拉塔胶、马来树胶、杜仲胶等,其化学成分为反-聚异戊二烯,但产量甚少。天然橡胶具有弹性好、强度高、加工机能优良等一系列优异的综合机能,是用途最广的通用橡胶。

据估计,约有2000种不同的植物可出产类似天然橡胶的聚合物,已从其中500种中得到了不同种类的橡胶,但真正具有实用价值的主要是三叶橡胶树。这种橡胶树在东南亚、西非、南美洲及中国海南岛、雷州半岛及云南南部地区广泛种植。三叶橡胶树生长7~8年后即可开始割胶。橡胶树在表层被割开时,树皮内的乳管被切断,胶乳从树上流出。胶乳中含有35%左右的橡胶成分。从橡胶树采集的胶乳(又称田园胶乳),经由稀释后加酸凝固、洗涤、压片、干燥、打包而制成市售的自然橡胶。割胶时的落地胶和采胶杯的杯底余胶等天然凝胶,可加工成低质量的自然橡胶。每公顷(1公顷为104m)橡胶园均匀年产干胶2500kg左右。(见彩图割取自然橡胶)

世界天然橡胶的产量及耗胶量持续增长。1984年世界天然橡胶的出产量达到4235kt,耗胶量为4190kt。天然橡胶主要出产国为马来西亚、印度尼西亚和泰国。中国产胶量居世界第四位。中国在北纬18°以北直到北纬20°泛博地区植胶成功,这一重大成就荣获了1982年中国国家重大科技成果一等奖。

结构和机能

市售天然橡胶中约含91%~94%的橡胶烃,其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶成分。橡胶烃由异戊二烯组成,其中顺-1,4-异戊二烯98%~100%,顺-3,4-异戊二烯0%~2%,不饱和度95%~98.5%,均匀分子量的数目级为10。天然橡胶具有较高的门尼粘度(见塑炼),在存放过程中增硬。低温存放时轻易结晶,在-70°C左右时变成脆性物质。天然橡胶无一定熔点,加热到130~140°C完全软化,200°C左右开始分解。天然橡胶的弹性甚佳,其弹性模量约为3~6MPa、弹性伸长率可达1000%,纯胶硫化胶的拉伸强度可达17~29MPa,炭黑补强的硫化胶的拉伸强度可高达 25~35MPa。天然橡胶加工机能良好,易于同填料及配合剂混合,而且可以与多数合成橡胶并用。天然橡胶为非极性橡胶,在非极性溶剂中膨胀,其耐油、耐溶剂性差。天然橡胶因含大量不饱和双键,化学活性较高,易于交联和氧化,耐老化机能不佳。

制胶方法及分类

天然橡胶因为制胶方法不同可以制成烟片、风干胶片、绉片、技术分级橡胶及浓缩胶乳(见图制胶方法)。此外,还可制成胶清橡胶(胶乳离心浓缩时,分离的胶清制成低质量的生胶)、易操纵橡胶(胶乳中加入部门硫化胶乳制成的生胶)、充油橡胶(橡胶中充入一定量的矿物油)、炭黑共沉橡胶(胶乳与炭黑共沉淀而得的生胶)、粉状橡胶(胶乳在隔离剂保护下喷雾干燥而成)、化学改性橡胶(如接枝橡胶、环化橡胶、氯化橡胶、热塑性橡胶等)。

烟片 加酸凝固的胶乳凝胶,经多组辊筒压片、压花,然后在烟房式干燥室中熏干而成。这种橡胶是天然橡胶最有代表性的传统产品,适于制备各种橡胶制品。

风干胶片 胶乳中加入化学催干剂,然后加酸凝固、压片、风干。其颜色比烟片浅,相宜制备浅色制品。

绉片 分为白绉片及褐绉片两类。白绉片系将漂白脱色剂加入胶乳中,然后加酸凝固、压片并在热空气中干燥而得,最宜于制备浅色制品。褐绉片系将割胶的天然凝胶加以混合、压片、干燥而成,其品质较差,只宜用于对质量要求不高的制品。

技术分级胶 系将胶乳凝胶及天然凝胶、混合破碎摧毁、造粒,在干燥室中干燥,然后在压力下打包。自从60年代马来西亚尺度胶问世以来,因为这类橡胶制胶工艺比较同一,质量分级尺度比较科学,因而其产量增长迅速