天然橡胶(natural rubber,NR)是指从植物中获得的 橡胶,这些植物包括巴西橡胶 (也称三叶橡胶)、银菊、 橡胶草、杜仲草等。巴西橡胶树含胶量多,质最好, 产量最高, 采集最容易,目前世界天然橡胶总产量 的98%以上来自巴西橡胶树。 巴西橡胶树适于生长在热带和亚热带的高温地。全世 界天然橡胶总产量的90%以上产自东南亚地区,主要 是马来西亚、印度尼西亚、斯里兰卡和泰国,其次是 印度、中国南部、新加坡、菲律宾和越南等。 由于天然橡胶具有很好的综合性能,至今天然橡胶 的消耗量仍约占橡胶总消耗量的40%。
制备天然橡胶的主要原材料是新鲜胶乳。将从树上 流出的新鲜胶乳经过一定的加工和处理可制成浓缩 胶乳和干胶。 浓缩胶乳中的总固体物含量在60%以上,主要用于 乳胶制品。 干胶按制造方式的不同,又可分为不同的品种。制 造烟片胶、绉片胶、风干片胶和颗粒胶的原则步骤 基本相同,包括稀释、除杂质、凝固、脱水分、干 燥、分级和包装几个步骤,但各步骤的实施工艺方 法略有不同。
天然橡胶,其化学组成是聚异戊二烯有顺式与反式两种 构型,它们的结构简式分别为:
CH2 CH2 C C H CH3
CH2 C C H
CH3 CH2
顺式
反式
顺式-1,4-聚异戊二烯适合做橡胶,其分子结构具有三个特点: (1)分子链的柔顺性较好. (2)分子链间仅有较弱的作用力. (3)分子链中一般含有容易进行交联的基团(如含不饱和双键).
天然橡胶的主要成分是橡胶烃(顺式 顺式-1,4-聚异戊二 顺式 聚异戊二 烯),另外还含有7%左右的非橡胶成分,如蛋白质、 丙酮抽出物、灰分、水分等,通过对35种烟胶片和 102种皱胶片的组成分析,其结果如下表所示:
天然橡胶的性能和应用 天然橡胶具有很好的弹性。在通用橡胶中仅次于顺丁 橡胶。这是由于天然橡胶分子主链上与双键相邻的键 容易旋转,分子链柔性好,在常温下呈无定型状态; 分子链上的侧甲基体积小,数目少,位阻效应小;天 然橡胶为非极性物质,分子间相互作用力小,对分子 链内旋转约束和阻碍小。
例如,天然橡胶的回弹率在0~100℃范围内,可达50 %~85%以上,弹性模量为2~4MPa,约为钢铁的1/ 30000;伸长率可达1000%以上,为钢铁的300倍。NR的 Tg=-72 ℃,冷却到-72 ℃以下时,弹性丧失变为脆性物 质。受冷冻的生胶加热到常温,仍可恢复原状。
天然橡胶具有较高的力学强度。天然橡胶能在外力作 用下拉伸结晶,是一种结晶性橡胶,具有自增强性, 纯天然橡胶硫化胶的拉伸强度可达17~25 MPa,用炭 黑增强后可达25~35 MPa。天然橡胶的撕裂强度也很 高,可达98 kN/m。 然橡胶具有良好的耐屈挠疲劳性能,滞后损失小,生 热低,并具有良好的气密性、防水性、电绝缘性和隔 热性 。 天然橡胶的加工性能好。表现为容易进行塑炼、混炼、 压延、压出等;但应防止过炼,降低力学性能 。
天然橡胶的缺点: 耐油性、耐臭氧老化性和耐热氧 老化性差。 天然橡胶为非极性橡胶,易溶于汽油、苯等非极性 有机溶剂;天然橡胶分子结构中含有大量的双键, 化学性质活泼,容易与硫黄、卤素、卤化氢、氧、 臭氧等反应,在空气中与氧进行自动催化的连锁反 应,使分子断链或过度交联,使橡胶发生黏化或龟 裂,即发生老化现象,与臭氧接触几秒钟内即发生 裂口。
天然橡胶具有最好的综合力学性能和加工工艺性 能,可以单用制成各种橡胶制品,也可与其他橡 胶并用,以改进其他橡胶的性能如成型黏着性、 拉伸强度等。它广泛应用于轮胎,胶管、胶带及 各种工业橡胶制品;所以,天然橡胶是用途最广 的橡胶品种。