天然橡胶的组份结构和性能
1.2.1组分
天然橡胶的化学组分见表1-12。由于品系、产地、割胶季节及制胶工艺等的不同,天然橡胶的化学组分也不尽相同,一般天然橡胶的橡胶烃含量在92%~95%。
表1-12 天然橡胶的化学组分 %
项 目
范 围
平 均 值
橡胶烃
92~95
94.2
蛋白质
2.0~3.0
2.5
丙酮抽出物
1.5~4.5
2.5
灰分
0.2~0.5
0.3
水分
0.3~1.0
0.5
天然橡胶或天然胶乳中除橡胶烃和水分之外的其它组分,可统称为非胶组分。非胶组分对天然橡胶的性能有重要影响。制胶过程中,应尽量避免非胶组分的过多损失。
蛋白质在天然橡胶中有促进硫化、延缓老化的作用。同时蛋白质易腐败变质,其吸水性会使橡胶吸湿霉变,并使相关制品的电绝缘性下降。蛋白质含量高时,还会使硫化胶的生热加大。
丙酮抽出物是橡胶中能溶于丙酮的物质,主要是一些类酯物及其分解产物,如脂肪酸、胆碱等,有促进碳化、防止老化等作用。
橡胶中的灰分是一些无机盐类物质,含有钾、钙、镁、磷及铜、锰、铁等。所含金属离子能促进橡胶老化,故其含量应予控制。
橡胶中的水分含量高时,贮存过程中依发霉,还会影响橡胶的加工性能和制品的质量。实际上,从胶乳到干胶的整个制胶过程,就是一个不断地尽量除去水分的过程。
有报道认为,将来橡胶树更有价值的是作为工业原料的非胶组分而不是天然橡胶。随着科技的发展,胶乳中非胶组分的利用,特别是其中白坚木皮醇等有药用价值的产品的开发利用,将是新世纪相交综合利用、研究和开发的热点。
1.2.2 结构
1.2.2.1 大分子链结构
天然橡胶是由异戊二烯结构单元组成的大分子。异戊二烯分子结构见图1-2,其聚合反应可以是1,4-加成、3,4-加成或1,2-加成,而1,4-加成又可产生顺式和反式两种几何异构体,见图1-3。在1,4-加成中,主要是头-尾相连(1-4′,即一个异戊二烯分子的1号碳原子与另一个异戊二烯分子的4号碳原子相连),另外也可能有头-头(1-1′)或尾-尾(4-4′)相连。
图1-2 异戊二烯的分子结构及碳原子编号
天然橡胶的大分子链结构,主要是由头-尾相连的顺式1,4-聚异戊二烯构成的。有报道认为是100%的顺式结构,也有报道认为顺式含量在97%以上,另外有2%的3,4-结构。天然橡胶大分子链表现出的高度规则性,显然对其性能具有重要意义。
天然橡胶的大分子链存在有杂原子,由于被氧化,可以检测到醛基和酮基。
1.2.2.2 相对分子量及其分布
天然橡胶的相对分子质量,绝大多数在3×10
4
~3×10
7
之间,其分布指数(
)在2.8~10之间。如国产实生树的橡胶,其平均相对分子质量为183×10
4
,数均相对分子质量为26.7×10
4
,相对分子质量分布指数为6.95;又如国产PB86无性系胶树的橡胶,其为164×10
4
,为21.6×10
4
,(
)为7.59。
天然橡胶的相对分子质量分布曲线,一般具有双峰分布特征。在低相对分子质量区域20×10
4
~100×10
4
之间出现一个峰或“肩”,在高相对分子质量区域100×10
4
~250×10
4
之间出现一个峰,见图1-4。....
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