3种不同品系天然生胶的性能研究①

宁家胜 黎燕飞 潘俊任 蒋一帆

(1广东省广垦橡胶集团技术创新中心 广东茂名 525200；2泰国广垦橡胶有限公司 广东茂名 525200)

近年来，国内科研工作者对不同品系天然橡胶性能开展了大量的研究工作，取得一定的研究成果。王纪坤等[1]用Licor便携式光合作用测定仪测定了不同品系橡胶树的光合特性对光照强度和CO2变化的响应特性。结果表明：随着光照强度和CO2浓度升高，所有品系橡胶树的光合速率均有明显增大。吕明哲等[2]采用橡胶加工分析仪RPA2000，对海南、云南、广东三大植胶垦区拟大规模推广种植的7个不同新品系天然生胶加工性能进行分析，指标包括胶料的稠度及硫变指数、粘弹特性、应力松弛时间、耐老化性能等。结果表明：云研-772和热垦-73397的生胶加工性能好，利于混炼加工；云研-772及云研-774的塑性保持率小，耐老性能差；湛试-93114的塑性保持最大，耐老化性能最好。曾宗强等[3]用热空气老化箱按常规法结合热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)及橡胶加工分析(RPA)法研究了2种不同品系NR硫化胶的耐老化性能，实验结果表明：品系PB68硫化胶的耐老化性能比品系PRIM600硫化胶的好。

天然橡胶是一种生物合成的天然高分子化学物，它的聚合度大小会受到胶树品系、树龄、土壤、气候、割胶制度等诸因素的影响[2]。因此，其后续衍产品如浓缩胶乳、颗粒胶(即标准橡胶)的质量也存在一定的差异[2]。近期，国内垦区天然橡胶种植面积不断扩大，橡胶品系也在不断增加，特别是热研-73397增加得更快。据了解，目前广东茂名垦区热研-73397开割橡胶树约占总开割数约28%，若全部开割，约占总开割数40%，是茂名垦区的主导品系。研究本文所述的3种品系性能特性，将对国内垦区天然生胶质量起到决定性的作用。因此，为了进一步掌握热研-73397等3种品系鲜胶乳及其产品生胶的性能变化发展规律，我们针对这些品系开展了基础性研究试验。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜胶乳：以我国天然橡胶生产主产区大量推广的品系热研-873、热研-73397、湛试-93114为研究对象，各取样5㎏，由广东省团结农场白沙队提供，于割胶初期(6月初)、割胶中期(9月初)、割胶后期(12月初)分3批收集；冰醋酸、氨水，分析纯，广州化学试剂厂；促M、硫磺、硬脂酸、氧化锌均为橡胶工业配合剂。

1.2 方法

1.2.1 生胶的制备

取天然鲜胶乳5㎏，加入2%的乙酸，充分混合，搅拌均匀，静置，待胶乳凝固充分熟化后，将凝块用压薄机压薄，再用绉片机压绉3～5次，脱水，用清水冲洗，将凝块剪成小块，并再次压成厚度约2㎜的薄片，将其放入恒温75℃的烘干箱中干燥，以取样无白点，呈淡黄色透亮时取出备用。

1.2.2 硫化胶的制备

取生胶样，按天然生胶纯胶硫化配方(天然生胶100份，硬脂酸0.5份，氧化锌6.0份，促M0.5份，硫磺3.5份)在开放式炼胶机上混炼，混炼完成后放置约6h测硫化时间，根据测得的正硫化时间，将试样在平板硫化机上硫化，取出后用凉水冷却，得到硫化胶。

1.2.3 生胶性能测试

鲜胶乳和生胶性能按相关的国家标准进行测试。

1.2.3 力学性能测试

门尼粘度按GB/T 1232-1992测试；硫化特性用无转子硫化仪按GB/T 16584-1996测试；定伸应力、扯断伸长率撕裂强度和拉伸强度根据GB/T 528-92测试；撕裂强度根据GB/T528-91测试。

2 结果与分析

2.1 鲜胶乳的成分性能

3种品系橡胶树鲜胶乳在相同的保存条件下，测得鲜胶乳的性能如表1所示。

由表1可知，在不同割胶时期里不同品系胶树所得的鲜胶乳，其化学成分的变化存在较大的差异。热研-73397全年总固体含量和干胶含量最高且降幅最大，达到45%左右，另两品系全年降幅分别为25%及20%左右；热研-73397在初期和后期的非胶成分最高，热研-873的非胶成分最低；热研-73397的游离钙镁含量最高，另两者较低。游离钙、镁对胶乳稳定性存在不利的影响。酶和钙、镁含量高的胶乳，其稳定性往往较低[4]，由此，热研-73397非橡胶物质含量最多，三者中稳定性最差。

2.2 生胶性能

对3种品系橡胶树所得胶乳制成生胶，测得生胶性能如表2所示。

由表2可知，3种品系所得生胶各项质量指标均符合标准橡胶的规格(GB/T8081-2008)，但存在一些差异。热研-873和湛试-93114灰分含量、氮含量比较接近，全年降幅不大，热研-73397升幅较大，后期约为另两者同期的2倍。热研-73397全年灰分含量、氮含量平均值最高，热研-873最低；热研-873和湛试-93114的塑性初值(P0)初期较小，后期较大，全年升幅50%左右。热研-73397全年平稳，P0最小，另两者接近；热研-73397塑性保持率(PRI)全年降幅明显，另两者先升后降，初期和后期接近，热研-73397的PRI全年最优，热研-873最差；这与它的氮含量有关，蛋白质含量高的橡胶生热性大，动态性能差。3种品系初期门尼粘度接近，热研-73397全年平稳，门尼粘度最小，另两者接近，全年升幅约30%。这可能是由于橡胶分子量越大，表明分子链越长，因而分子间的内摩擦越大，门尼粘度越高。由不同品系胶乳所得橡胶的门尼粘度之所以不同，以及胶乳微粒凝胶含量的多少可能都与橡胶分子所含醛基数有关[4]。

表1 3种品系鲜胶乳的性能

2.3 硫化特性

割胶期 样品名称 灰分含/% 氮含量/% P0 PRI 门尼粘度/[ML(1+4)100℃]初期中期后期热研873 0.26 0.40 33.5 67.20 76.6热研73397 0.24 0.42 34.9 80.20 77.0湛试93114 0.23 0.46 35.5 86.00 77.0热研873 0.24 0.39 48.5 76.29 97.7热研73397 0.29 0.45 40.5 90.12 81.1湛试93114 0.22 0.44 44.0 82.95 91.8热研873 0.15 0.42 52.5 54.29 104.5热研73397 0.39 0.56 39.5 79.75 79.1湛试93114 0.20 0.46 54.0 60.19 105.9

3种不同品系硫化胶由于非橡胶组分不同，其硫化特性也不相同。各品系制得的硫化胶，其硫化特性如表3所示。

由表3可知，3种品系所得生胶硫化特性存在差异。热研-73397的硫化胶所需的正硫化时间全年升幅最大，t10和t90最长，热研-873次之，湛试-93114最短，维生素C(VC)硫化速度与正硫化时间成反比。湛试93114的最大扭矩和最小扭矩升幅最大，数值最大，热研-73397次之，热研-873最小。可能原因是蛋白质分解产物具有促进橡胶硫化和防止氧化的作用，是橡胶的天然硫化促进剂和防老剂[4]，提高了维生素硫化速度。

2.4 物理机械性能

通过对不同品系硫化胶的物理机械性能进行测试，可指导割胶管理及调控橡胶加工质量[5]。3种品系硫化胶性能如表4所示。

生胶的物理机械性能是评价生胶制品质量的重要指标之一[6]。各品系的物理机械性能的测试结果见表4。从表4可以看出，湛试-93114生胶的拉伸强度和撕裂强度全年最高，与热研-73397较接近，热研-73397全年呈上升趋势，另两者先升后降，热研-873最低，湛试-93114的300%、500%定伸应力全年最大，热研-873最小。三者生胶性能均比SCR20标准橡胶的物理性能优异(SCR20相关数据为近年平均值)。分析可能与生胶分子量有关，分子量越大，分子链交联密度越大，橡胶的弹性和强力就越大[5]。

表3 3种品系生胶的硫化性能特征参数

表4 3种品系硫化胶的物理机械性能

3 结论

(1)热研-73397鲜胶乳游离钙镁含量较高，加工浓缩胶乳或生胶前应去除鲜胶乳中部分钙镁离子，提高稳定性。

(2)3种品系生胶性能均符合标准橡胶的规格。热研-73397生胶后期氮含量偏高，接近国标临界值，易超标，生产上应尽量与较低氮含量的其它品系混合加工制成标准橡胶。理论上，蛋白质含量高，对橡胶性能是有害的。

(3)3种品系在3个割胶时期生胶物理机械性能较好，均比SCR20标准橡胶的物理性能优异。

(4)综合以上，3种品系中湛试-93114的生胶综合性能最好，是值得推广栽培种植的品系。