天然橡胶

补充1：天然橡胶的重要性天然橡胶是异戊二烯的高分子聚合物，具有很好的弹性、绝缘性、强伸性和较好的防水性、气密性、耐磨性，因而用途很广，与钢铁、石油、煤炭并称为四大重要工业原料。天然橡胶主要用于制造飞机、汽车等所用的轮胎。1.天然橡胶是从天然植物①中采集的胶乳②，经过滤、凝固制成的以聚异戊二烯为主要成分③的天然高分子化合物；2.在工业上，也包括以天然橡胶为基础，用各种化学药剂处理的改性天然橡胶。1.1NR的来源①天然植物•目前，全世界天然橡胶总产量的98%以上都来自巴西橡胶树。①天然植物1.巴西橡胶树•学名Heveabrasiliensis，别名三叶橡胶树，属热带乔木，高10-20m，20年后径粗达25-40cm，原产于巴西亚马逊河流域，现已布及亚洲、非洲、大洋洲、拉丁美洲40多个国家和地区；2.胶乳采集•贮胶乳处：根、茎、叶、花、果以及种子等器官的乳管处，其中树干下半部及根部的皮层中分布的乳管最多；•胶乳采集：凌晨，距地1m左右的高度，按一定的倾斜角度先切去树皮，在深入割口，割破乳管，胶乳受内压流出，排胶1-2h后，胶口自动凝固；•目前，多采用半树周隔日割一次的割胶制度；一般在树龄5-7年的橡胶树上开始割胶，可以采集25-30年；割胶期为每年的4-12月，其中6-10月为旺季，1-3月为停割期。•种植面积较大的国家有：印尼、泰国、马来西亚、中国、印度、越南、尼日利亚、巴西、斯里兰卡、利比里亚等。天然橡胶的主要种植区天然橡胶的主要种植区•产地：主要分布在墨西哥的荒漠处•属类：一种多年生干旱性的产胶植物，野生的银叶橡胶菊是矮小的灌木，经培育后的植株可高达5-6m；•贮胶乳处：根、茎①天然植物•杜仲树(联系青岛科技大学的t-PI)•别称：我国称杜仲胶，国外则称马来树胶、巴拉塔胶；•产地：主要生长于我国长江流域和马来半岛，是一种灌木，可从枝叶和根茎中提取胶乳；•特点：与前二者为同分异构体，是反式-1,4-聚异戊二烯，在室温下为硬韧的结晶橡胶；•应用：利用杜仲胶结构较紧，耐水性和电绝缘性好的特点，可用于制造海底电缆、电工材料、耐酸碱制品等①天然植物②胶乳•天然胶乳是一种粘稠的乳白色液体，外观像牛奶，是橡胶粒子在近中性介质中的乳状水分散体。③胶乳主要成分•10%左右的非橡胶成分对胶乳及固态橡胶的性能有很重要的影响。③干胶主要成分干胶胶乳③干胶主要成分⑴、橡胶烃•由聚异戊二烯组成，决定了天然橡胶的主要性能；•橡胶烃含量少的橡胶，因杂质含量较多，物理机械较差。③干胶主要成分⑵、蛋白质类–天然橡胶中的含氮化合物都属于蛋白质类：影响：益：具有防老害：易腐败、促进硫化、硫化胶硬度高、生热大③干胶主要成分⑶、丙酮抽出物–树脂状物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质影响：ⅰ、高级脂肪酸是一种硫化活性剂，可促进硫化，并能增加胶料塑性ⅱ、固醇类及某些还原性强的物质具有防止老化的作用③干胶主要成分⑷、灰分–无机盐类物质，主要成分为钙、镁、钾、钠、铁、磷等影响：ⅰ、吸水性大，降低制品的电绝缘性ⅱ、铜、锰等变价金属离子使橡胶的老化速度加快③干胶主要成分⑸、水溶物–主要是糖类及酸性物质，对生胶的可塑性及吸水性影响较大（对耐水和绝缘制品要注意水溶物的作用）③干胶主要成分⑹、水分–其多少因干燥程度、贮存温度与湿度以及非橡胶组分的吸水性而定影响：ⅰ、含水量多，生胶贮存过程中易发霉ⅱ、影响橡胶的加工，如混炼时易导致配合剂结团，分散不均；压延、压出过程中易产生气泡或海绵等1.2NR的分类品种1.NR品种主要有：烟片胶、绉片胶以及标准马来西亚胶（或颗粒胶）——制造方法不同2.天然橡胶的国际分级方法：按照生胶制造方法及外观质量或按照理化性能指标分为两种天然生胶1、NR品种①.烟片胶(RibbedSmokedSheet或RSS)•天然橡胶的代表性品种，产量和消耗量较大，生产设备简单，适合小胶园生产。①.烟片胶(RibbedSmokedSheet或RSS)特性ⅰ、表面带有菱形花纹、棕黄色片状橡胶ⅱ、烟气中的有机酸和酚类物质对橡胶有防腐和防老化作用ⅲ、天然橡胶中物理机械性能最好的品种ⅳ、用于制造轮胎及其它制品ⅴ、（不足）成本高②.皱片胶•根据原料和加工方法的不同分为：胶乳绉胶片和杂胶绉胶片。②.皱片胶②.皱片胶胶乳绉胶片特点：ⅰ、白绉胶片颜色洁白，浅色绉胶片颜色浅黄ⅱ、与RSS相比，杂质较少，但机械性能稍低，成本更高，适于制造色泽鲜艳的浅色及透明制品ⅲ、分级凝固所得的乳黄绉胶片因橡胶烃含量低，为低档绉胶片，常用于制造杂胶绉胶片的原料③.颗粒胶•天然生胶中的一个品种，由马来西亚于60年代首先生产的，所以被命名为“标准马来西亚胶”，以SMR为代号③.颗粒胶③.颗粒胶特点：ⅰ、SMR打破了烟片胶和绉片胶的制造方法和分级方法ⅱ、生产周期短，成本较低，有利大型化、连续化生产ⅲ、分级方法较科学，利于控制质量，杂质少、质量均匀ⅳ、用途与烟片胶相同，胶质较RSS柔软，易加工，耐老化性稍差ⅴ、SMR产量已超过传统烟片胶、风干胶片和绉片胶的总和④.其它•其它种类的天然橡胶包括风干胶片、恒粘(CV)和低粘(LV)橡胶，还有胶清橡胶、专用天然胶以及天然橡胶的其它衍生物。•专用NR：易操作橡胶、充油橡胶、轮胎橡胶、接枝橡胶、填料橡胶、纯化橡胶、难结晶橡胶等。2、NR分级•RSS——特级+1~5+等外=7级1.RSS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；2.或分为：NO.1X、NO.1、NO.2、NO.3、NO.4、NO.5及等外七个等级，其质量按顺序依次降低。补充1：外观质量项目，如干霉、胶锈、烟熏不透、烟熏过渡、气泡、小树皮屑点、发粘等欠缺的有无及欠缺程度，再如胶的透明度、清洁程度和强韧情况等。2、NR分级•SMR（重点）1.以天然生胶的理化性能为分级依据，能较好的反映生胶的内在质量和使用性能，现已被采用为国际标准天然橡胶分级方法；2.其中以机械杂质含量和塑性保持率（PRI）为分级的重要指标。2、NR分级我国颗粒胶分为4个等级，即：5号、10号、20号和50号等4个等级，分别与ISO2000中的SMR5、SMR10、SMR20、SMR50相对应。2.1NR的结构1、近程结构2、远程结构3、聚集态结构1、近程结构•化学结构：•饱和性、极性：不饱和橡胶、非极性橡胶科学研究证明，普通NR至少有97%以上是IP的顺式-1,4-加成结构以及少量IP的3,4-加成结构2、远程结构•分子量及分布：平均分子量约为70万左右，分布较宽，大多数在3~1000万（据国外报道），分布指数在2.8~10之间。•分子链柔顺性：好3、聚集态结构•聚集态结构：能结晶2.2NR的性能1、化学性质2、力学性能3、其他性能4、工艺性能1、化学性质①、易发生加成和取代反应，即可用硫黄硫化•NR为不饱和橡胶，链节有双键，能够进行加成反应；双键和甲基取代基的影响，使双键附近的α-次甲基上的氢原子变的活泼，易发生取代反应。②、耐老化性较差③、耐油性较差、不耐强氧化性物质•易溶于非极性溶剂，如：环己烷、汽油、苯等；不溶于极性的丙酮、乙醇等，不溶于水；•耐10%的氢氟酸、20%的盐酸、30%的硫酸、50%的氢氧化钠等；不耐浓强酸和氧化性强的高锰酸钾、重铬酸钾等。④、NR易燃烧ρNR≈0.913①、可以结晶，具有自补强性•纯胶硫化胶的拉伸性能仅次于PUR，可达到17~25MPa，经炭黑补强后可达25—35MPa。2、力学性能②、分子链柔性好(Tg为-72℃)，具有良好的弹性、耐寒性以及低生热性③、良好的耐屈挠疲劳性和耐磨性①、良好的电绝缘性•NR是非极性胶，是一种较好的绝缘材料，硫化后引进极性因素，绝缘性下降。3、其他性能②、良好的气密性、防水性和绝热性。4、工艺性能①、工艺性能优异•很容易进行塑炼、混炼、压延、压出、成型，硫化时流动性好，容易充模。补充：凝胶——是具有横键的空间网状结构。通常把自由末端区域很大，交联区域较小的空间网状结构称为松散凝胶，它具有可溶性；天然橡胶中的松散凝胶是天然橡胶中，存在的较低分子量的橡胶分子被化学吸附在变性蛋白体的表面而形成的约为100—1000nm大小的凝胶。三、天然橡胶的应用•NR主要用于：轮胎、胶带、胶管、电线电缆和多数橡胶制品，是应用最广的橡胶。3.1轮胎3.2其它制品