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通常我们所说的天然橡胶,是指从巴西橡胶树上采集的天然胶乳,经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。天然橡胶是一种以顺-1,4-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(顺-1,4-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、二硫化碳、醚、酮和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。
1910-1911年,前苏联用碱金属引发丁二烯聚合得到橡胶状物质。20世纪30年代初,德国和前苏联开始生产以金属钠为催化剂的丁二烯橡胶,称为丁钠橡胶,其结构规整性差,物性和加工性能不好,还不能算做顺丁橡胶。20世纪50年代,Ziegler-Natta配位定向聚合理论的实践,促进了顺丁橡胶合成技术的迅速发展。1956年,美国以AlR3-TiBr4催化体系合成顺丁橡胶。随后钴系、镍系及稀土系(钕系)催化剂相续发展,顺丁橡胶生产能力已仅次于丁苯橡胶,合成橡胶各胶种第二位 。2013年世界合成橡胶生产者协会统计丁二烯橡胶(主要为顺丁橡胶)产能为471.8万吨/年。
我国在上世纪70年代采用自主开发的技术实现了顺丁橡胶工业化生产,采用的是镍系催化剂,其生产技术一直处于世界水平行列。中国石化、中国石油和一些民企均拥有镍系顺丁橡胶生产装置,2011年总产能达66万吨/年,产品销往。未来几年,我国镍系顺丁橡胶产能将进一步扩大,预计我国镍系顺丁橡胶产能将超过100万吨/年。
稀土顺丁橡胶因其的性能被视为镍系顺丁橡胶的升级品种,逐渐被工业界所重视。稀土顺丁橡胶与镍系顺丁橡胶相比具有较高的弹性、较好的拉伸性能、较低的生热和滚动阻力以及的耐磨耗和抗疲劳等物理机械性能,符合轮胎在高速、节能、安全、环保等方面发展的需要,常用于绿色轮胎。中国早在上世纪60年代就开始了稀土催化丁二烯聚合的研究,由于当时经济发展落后,未能实现工业化生产。1998年在国家863计划的支持下,中国石油锦州石化公司在镍系万吨级顺丁橡胶生产装置上成功地生产出了稀土顺丁橡胶。2011年,中国石油山子石化公司稀土顺丁橡胶生产装置投产,中国稀土顺丁橡胶生产装置实现了零突破。2012年,中国石化北京燕山分公司3万吨/年稀土顺丁橡胶生产装置也投产。未来几年,我国将新增20多万吨/年稀土顺丁橡胶的产能,届时中国稀土顺丁橡胶总产能达30万吨/年以上,成为稀土顺丁橡胶大生产大国。
黄原胶是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于于一体,性能的生物胶。黄原胶的分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少,对其性能有很大影响。黄原胶具有长链高分子的一般性能,但它比一般高分子含有较多的官能团,在特定条件下会显示特性能。它在水溶液中的构象是多样的,不同条件下表现不同的特性。
1、悬浮性和乳化性
黄原胶对不溶性固体和油滴具有良好的悬浮作用。黄原胶溶胶分子能形成超结合带状的螺旋共聚体,构成脆弱的类似胶的网状结构,所以能够支持固体颗粒、液滴和气泡的形态,显示出很强的乳化稳定作用和高悬浮能力。
2、良好的水溶性
黄原胶在水中能快速溶解,有很好的水溶性。特别在冷水中也能溶解,可省去繁杂的加工过程,使用方便。但由于它有的亲水性,如果直接加入水而搅拌不充分,外层吸水膨胀成胶团,会阻止水分进入里层,从而影响作用的发挥,因此注意正确使用。黄原胶干粉或与盐、糖等干粉辅料拌匀后缓促加入正在搅拌的水喂,制成溶液使用。
3、增稠性
黄原胶溶液具有低浓度高粘度的特性(1%水溶液的粘度相当于明胶的100倍),是一种的增稠剂。
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