首页>> 橡胶知识库
天然橡胶基本知识介绍
  

  一、 什么是天然橡胶

    天然橡胶是指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、加工性能优良等一系列优异的综合性能,是用途最广的通用橡胶。

  二、 天然橡胶的来源

    据估计,约有2000种不同的植物可生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,树皮内的乳管被割断,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),经过稀释后加酸凝固、洗涤、压片、干燥、打包而制成市售的天然橡胶。割胶时的落地胶和采胶杯的杯底余胶等自然凝胶,可加工成低质量的天然橡胶。每公顷(1公顷为104m2)橡胶园平均年产干胶2500kg左右。

    天然橡胶(NR)是指从植物中获得的橡胶,地球上能进行生物合成橡胶的植物约有200多种,但具有采集价值的只有几种,其中主要是巴西橡胶树,这种树也称为三叶橡胶树,其次是银菊、橡胶草、杜仲等。

    巴西橡胶树是一种热带地区生长的高大乔木,树干直径可达几十厘米,高达10~20m,树叶是三个为一支,也称为三叶橡胶树。这种树原产于亚马逊河流域,1876年英国人成功地把它移植在东南亚地区。1904年我国开始引植。建国后在两广、海南、云南等地都有种植。据1992年统计,我国天然橡胶年产量为28万吨,列世界第四位。

    银菊是多年生灌木,主要生长在墨西哥的荒漠地区。银菊橡胶是以胶乳形式存在于植株的茎皮及根部,采用磨碎分离的方法提取银菊胶。

    杜仲橡胶树生产的橡胶为反式聚异戊二烯,这种橡胶称为杜仲橡胶,与国外的古塔波胶、巴拉塔胶均属一类,也都是野生资源。

  三、 天然橡胶的主要成分

    天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳汁,经凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,分子式是(C5H8)n,其橡胶烃(聚异戊二烯)含量在90%以上,还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等。

    天然橡胶是由胶乳制造的,胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中。一般天然橡胶中含橡胶烃92%~95%,而非橡胶烃占5%~8%。由于制法不同,产地不同乃至采胶季节不同,这些成分的比例可能有差异,但基本上都在范围以内。

    蛋白质可以促进橡胶的硫化,延缓老化。另一方面,蛋白质有较强的吸水性,可引进橡胶吸潮发霉、绝缘性下降,蛋白质还有增加生热性的缺点。

    丙酮抽出物是一些高级脂肪酸及固醇类物质,其中有一些起天然防老剂和促进剂作用,还有的能帮助粉状配合剂在混炼过程中分散并对生胶起软化的作用。

    灰分中主要含磷酸镁和磷酸钙等盐类,有很少量的铜、锰、铁等金属化合物,因为这些变价金属离子能促进橡胶老化,所以他们的含量应控制。

    干胶中的水分不超过1%,在加工过程中可以挥发,但水分含量过多时,不但会使生胶储存过程中易发霉,而且还会影响橡胶的加工,如混炼时配合剂易结团;压延、压出过程中易产生气泡,硫化过程中产生气泡或呈海绵状等。

  四、 天然橡胶的自然属性

    天然橡胶的物理特性。

    天然橡胶在常温下具有较高的弹性,稍带塑性,具有非常好的机械强度,滞后损失小,在多次变形时生热低,因此其耐屈挠性也很好,并且因为是非极性橡胶,所以电绝缘性能良好。

    天然橡胶的化学特性。

    因为有不饱和双键,所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质,光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化,不耐老化是天然橡胶的致命弱点,但是,添加了防老剂的天然橡胶,有时在阳光下曝晒两个月依然看不出多大变化,在仓库内贮存三年后仍可以照常使用。

    天然橡胶的耐介质特性。

    天然橡胶有较好的耐碱性能,但不耐浓强酸。由于天然橡胶是非极性橡胶,只能耐一些极性溶剂,而在非极性溶剂中则溶胀,因此,其耐油性和耐溶剂性很差,一般说来,烃、卤代烃、二流化炭、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用,但其溶解度则受塑炼程度的影响,而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂。

  五、 天然橡胶的结构和性能

    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%,平均分子量的数量级为106。天然橡胶具有较高的门尼粘度(见塑炼),在存放过程中增硬。低温存放时容易结晶,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。天然橡胶加工性能良好,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,耐老化性能不佳。

  六、 天然橡胶的品种分类及质量标准

    天然橡胶按形态可以分为两大类:固体天然橡胶(胶片与颗粒胶)和浓缩胶乳。在日常使用中,固体天然橡胶占了绝大部分的比例。

    天然橡胶按制造工艺和外形的不同,分为烟片胶、颗粒胶、绉片胶和乳胶等。但市场上以烟片胶和颗粒胶为主。烟片胶是经凝固、干燥、烟熏等工艺而制得,我国进口的天然橡胶多为烟片胶;颗粒胶则是经凝固、造粒、干燥等工艺而制得,我国国产的天然橡胶基本上为颗粒胶,也称标准胶。烟片胶一般按外形来分级,分为特级、一级、二级、三级、四级、五级等共六级,达不到五级的则列为等外胶;颗粒胶则一般按国际上统一的理化效能、指标来分级,这些理化性能包括杂质含量、塑性初值、塑性保持率、氮含量、挥发物含量、灰分含量及色泽指数等七项。其中以杂质含量为主导性指标,依杂质之多少分为5L、5、10、20及50等共五个级别。上海期货交易所天然橡胶合约的交割等级为国产一级标准胶SCR5和进口烟片胶RSS3,其中国产一级标准胶SCR5通常也称为5号标准胶,执行国家技术监督局发布实施的天然橡胶GB8081?8090-87版本的各项品质指标。进口烟片胶RSS3执行国际橡胶品质与包装会议确定的“天然橡胶等级的品质与包装国际标准”(绿皮书)(1979年版)。

    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)、易操作橡胶(胶乳中加入部分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)。

    ①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。

    ②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,适宜制备浅色制品。

    ③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。褐绉片系将割胶的自然凝胶加以混合、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。

    ④技术分级胶 系将胶乳凝胶及自然凝胶、混合粉碎、造粒,在干燥室中干燥,然后在压力下打包。自从60年代马来西亚标准胶问世以来,由于这类橡胶制胶工艺比较统一,质量分级标准比较科学,因而其产量增长迅速,目前已接近天然橡胶总产量的40%。

  七、 天然橡胶的主要用途

    天然橡胶由于具有上述一系列物理化学特性,尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性,并且,经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质,所以,具有广泛用途。例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带;医疗卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套;交通运输上使用的各种轮胎;工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套;农业上使用的排灌胶管、氨水袋;气象测量用的探空气球;科学试验用的密封、防震设备;国防上使用的飞机、坦克、大炮、防毒面具;甚至连火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶。目前,世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上。

    世界天然橡胶的产量及耗胶量持续增长。1984年世界天然橡胶的生产量达到4235kt,耗胶量为4190kt。天然橡胶主要生产国为马来西亚、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°广大地区植胶成功,这一重大成就荣获了1982年中国国家重大科技成果一等奖。


上一篇 橡胶基础知识       下一篇 橡胶的基本特性