天然橡胶综述

天然橡胶概述

摘要：本文介绍了天然橡胶的物理和化学性能、配合体系、改性和产品实例等

关键词：天然橡胶配合改性产品

橡胶按其来源，分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶取之于橡胶树，起源较早。合成橡胶系人工合成，发展较晚，随着石油化工的兴起，获得了大量廉价原料之后，才迅速发展起来。本文主要介绍天然橡胶的一些性质、配方、改性、产品等。【1】

1．天然橡胶的来源

自然界合橡胶成分的植物有400种之多，大部分生长在热带地方。目前产胶量最多、质量最好的为人工种植的三叶橡胶树。一般所说的天然橡胶，就是指这种橡胶树所产的胶。除此之外还有：硬性天然橡胶、马来树胶及杜仲。硬性天然橡胶和三叶橡胶树所产的胶为同分异构体(前者为反式聚异戊二烯橡脱后者为顺式聚异戊二烯橡胶)。它的热塑性、电绝线性、耐水性较添适用于海底电缆包层、耐酸制品及电工材料等方面。杜仲的经济价值表现在：播种两年后即可开始割脱以后每年均可采集叶子和果实提取，随树龄增长，还可以从树皮、根皮提耿生胶产量增加。因此，杜仲在我国的种植和发展也是有前途的。其他合橡胶植物如木薯橡胶树、印度榕橡胶树、丝橡胶树、银叶橡胶菊和橡胶草等，由于其本身经济技术指标较低，加工困难逐渐趋向淘汰。

2.天然橡胶的品种和制法

天然胶乳除直接用于胶乳工业外，绝大部分还是经凝固、压片制造天然生胶(或称干胶)，以便于运输，提供工厂使用。天然橡胶按贫制造方法不同，可分为若干种，将其列为下表：

上述的各种橡胶常用者主要为烟片和皱片(白皱片、褐皱片)。

3.天然橡胶的组成

天然橡胶由橡胶烃和非橡胶物质组成。以烟片胶为例，其化学组成如下表所示。

通过对橡胶烃的热分解研究，确定橡胶烃是以异戊二烯为单体的高聚物。这种聚合物具有直链状的分子结构。而非橡胶成分包括水分、灰分、蛋白质类及丙酮抽出物等，含量很少且不固定，随树种、环境、树龄、采胶季节和加工条件而变化。但其对橡胶的加共及制品质量都有一定影响。

天然橡胶的化学式

(1)水分生胶含水量，因制造时干燥的程度、贮存时的温度与湿度、非橡胶成分的吸水性，而有所不同。含水过多易使生胶发霉。1%以下的少量水可在加工过程中除去，对橡胶性能影响不大。

(2)水溶物生胶水溶物的含量完全取决于制造方法。水溶物多半是一些胶液物质(白质树皮醇和葡萄糖贰等)和酸分，其对胶料的可塑性及吸水性影响较大。因此，了解水溶物质含量，在选择生胶制造耐水及绝缘橡胶制品时具有特别重要的意义。

(3)灰分多是无机盐类，有钾、钙、镁、钠的磷酸盐，还有权微量的铜及锰盐。这些盐类有加速橡胶老化的作用。

(4)蛋白质类生胶中的蛋白质类有促进硫化的作用，也有耐老化的作用。但因其具有吸水他不利于橡胶的电绝缘性能。

(5)丙酮抽出物丙酮抽出物的主要成分是脂肪酸和固醇类，还有些还原性强的物质。脂肪酸有促进硫化的作用，固醇类及还原性物质有防止老化的作用。

4.天然橡胶的性质

（1）天然生胶的物理常数：

比重0.91—0.93

比热0.48—0.5

导热系数(在45—100℃时) 0.00036

热膨胀系数(在20一80℃时每上升1℃) 0.00062

燃烧位 10547—10700卡／每克生胶

折光率(20℃) 1．5195

击穿电压(交流电压) 17．5千伏／毫米

介电常数 2．35—2．56

体积电阻 3*1014欧姆·厘米

脆性温度一70-- -72℃

(2)生胶没有一定的熔点。天然橡胶在130—140℃时软化，150一160℃时呈显著粘软，200℃时开始降解，270℃时迅速分解。

(3)生胶在20摄氏度及拉伸速度为每秒14%，抗张强度约为25公斤／厘料2，伸长率约为1200%。

(4)生胶在常温时的弹性很大，低于10℃时逐渐结晶化变硬。拉伸70%以上时也发生结晶化。

(5)生胶拉伸时放热，收缩时吸热。因此，受拉伸的橡胶，加热时收缩，冷却时则伸长。但受小负荷拉伸时，加热反而仰长。

(6)在光及氧的作用下，生胶的老化速度比硫化胶快得多，所以生胶贮存时必须避兔阳光的直接照射(防紫外光)，并要求通风良好。

(7)橡胶在摩擦、拉伸、压缩时，表面产生静电荷，所以在塑练、压延、涂胶等工艺过程中，在橡胶表面产生静电，例如有吸引力及发生火花，可以引起溶剂起火。因此橡胶加工设备上必须装有接地导线或消除静电的装置。

(8)生胶易溶于汽油、苯、二硫化欧及卤烃等溶剂中，而不溶于乙酸乙酯、酒精及丙酮。生胶的分于量大，溶解后的粘度也较大，塑炼后分子量变小，配成的溶液粘度也较小。因此，常用经过塑炼的生胶配制涂胶的胶料，共粘度小，便于渗透。

(9)生胶的可塑性随温度增高而增大，机械捏炼也能增大可塑性。因此，可采用塑炼的方法，获得预定的可塑性以利于工艺操作。

(10)天然滚胶系非极性物质，电绝线性良好，和一般橡胶或塑料的混溶性好。因此，可以实行并用以改进天然橡胶的性能。【1】

5.天然橡胶的配合

5．1天然橡胶配合体系

5．1.1硫化体系

天然橡胶适用的硫化剂有硫、硒、蹄；硫黄给予体；合机过氧化物；酯类；醌类等。使用时应根据制品的不同性能要求而分别采用不同类型的硫化体系。硫黄硫化体系按促进刑的用量与硫黄用量的比例变化可以组成三种不同特点的硫化体系：普通硫黄硫化体系、半有效硫黄硫化体系、有效硫黄硫化体系。普通硫

货硫化体系(常规硫化体系，又称高硫低促体系)是采用高量的硫黄和低量的促进剂配合的硫化体系，其交联健以多硫键为主，老化前胶料的通用物理机械性能较好，表现为强度高、弹性好、耐磨性向，其成本低，但耐热性、耐老化性差，硫化时返原性大。出于天然橡胶不饱和度大．硫黄用量可比合成橡胶多，在软质橡胶制品中硫共用量大约2—3份，常用1．75—2。75份。促进剂用量在1份以下，硫黄用量在2．5份以上时，物期机械性能如拉伸强度、伸长率变化不大，而永久变形、硬度和定伸应力增加。

有效硫化体系有两种配合形式。一是高促低硫配合：促进剂用量在2—3份之间，硫黄用量在0.5份以下；二是无硫配合：用给硫体 (如TMTD用量或DTDM用量)进形硫化。这种体系生成的交联镀以单硫键为主，硫化胶耐热老化性能优良，过硫后不山现硫化返原现象，但单用TMTD硫化，操作不安全，易焦烧，且喷霜严重。当要求在高温硫化条件下不发生硫化返原现象以及具有良好的耐高温、耐老化性能时，宜采用有效硫黄硫化体系。

半有效硫化体系介于普通硫黄硫化体系和有效硫黄硫化体系之间。半有效硫化体系是由由中等硫黄用量(1一1．7份)和促进剂组成。交联键中既有多硫键也有单、双硫键。其硫化胶兼有耐热、耐疲劳利抗硫化返原等多种综合功能，因此获得广泛应用。

大然橡胶常用的有机促进剂有M、DM、TMTD、等，它们可以单用或并用。

硫黄用量对天然橡胶硫化胶性能的影响见下表