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天然橡胶(natural rubber)

2020-06-30

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简介
天然橡胶是一种有弹性的高分子聚合物,主要成分为聚异戊二烯,化学式为[C5H8-]n,其余为蛋白质、脂肪酸、醣类等非橡胶物质。经过适当处理过的天然橡胶具有良好的弹性、绝缘性、可塑性等等特性,被广泛运用在生活中的各种製品上,尤其是在汽车产业中的轮胎,天然橡胶更是不可或缺的一环。

主要单体成分—异戊二烯(Isoprene),IUPAC命名为2-甲基-1,3-丁二烯
异戊二烯是一种共轭二烯烃,化学式C5H8,在一般情况下本身是为不溶于水的无色液体,密度比水轻,但能与乙醇、乙醚、丙酮和苯等有机溶剂互溶。另外,它也容易和其他不饱和化合物共聚合,而自身也会互相聚合,若在特定条件的催化下聚合(譬如齐格勒-纳塔催化剂-见注1),就会产生聚异戊二烯(Polyisoprene),也就是一般所知的天然橡胶。

天然橡胶(natural rubber)橡胶树生产异戊二烯单体是有前提的,必须要在光合作用下产生,当气温达35℃以上,树木就会释放出大量的异戊二烯和一种单一芬多精,同时同时有臭氧的产生。

天然橡胶的特性

尚未加工的天然橡胶是乳状液体,经处理才可应用于产品上。在化学特性中,天然橡胶因为仍有不饱和的双键,所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质,比较容易和其他物质发生反应,也因为如此,在光、热、臭氧、 辐射的环境中,以及在和铜、锰等的金属接触下,都会促进橡胶的老化,若在天然橡胶中添加了防老剂,就可以延长它的使用期限。天然橡胶有较好的耐硷性能,可以忍受硷性环境,但它较不耐强酸。于天然橡胶是非极性橡胶,它较容易溶于非极性溶剂中,而只能溶于一些极性溶剂。并且因为它是非极性橡胶,所以它对电的绝缘性良好,不会导电。一般来说,天然橡胶在常温下有较高的弹性,也稍微有可塑性,聚有很好的机械强度,因此它的耐屈挠性也很好,可以弯曲凹折。


天然橡胶的主要用途

由于天然橡胶有优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性,并且在经过适当的加工处理后,像是在橡胶中加入硫磺或是硷式碳酸铅,使天然橡胶又具有像是 耐油、耐酸、耐硷、耐热、耐寒等特性,所以它有非常广泛的应用。例如像是日常生活中的雨鞋、交通运输上的各式轮胎、医疗或工业用的手套,甚至是国防的飞 机、大砲、火箭、以及包括高科技的产品等,都有使用到天然橡胶。少量异戊二烯与异丁烯共聚,会产生丁基橡胶。


[注1] 齐格勒-纳塔催化剂
一种有机金属催化剂,用于合成非支化高立体规整性的聚烯烃。典型的齐格勒-纳塔催化剂是双组分:四氯化钛-三乙基铝[TiCl4-Al(C2H5)3]。 最初,烯烃聚合採用的是自由基聚合,需要高压反应条件,并且反应中存在着多种链转移反应,导致支化产物的产生。对于聚丙烯,问题尤为严重,无法合成高聚合 度的聚丙烯。1950年代德国化学家卡尔•齐格勒合成了这一催化剂,并将其用于聚乙烯的生产,得到了支链很少的高密度聚乙烯。义大利化学家居里奥•纳塔将 这一催化剂用于聚丙烯生产,发现得到了高聚合度,高规整度的聚丙烯。 从生产角度来讲,齐格勒-纳塔催化剂的出现减少了生产成本,并且使得生产者可以对产物结构与性质进行控制。从科学研究角度上,齐格勒纳塔催化剂带动了对聚合反应机理的研究。基于这些贡献,卡尔•齐格勒和居里奥•纳塔分享了1963年的诺贝尔化学奖。

参考资料
http://baike.baidu.com/view/45813.html?wtp=tt
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%A9%A1%E8%83%B6
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%95%B0%E6%88%8A%E4%BA%8C%E7%83%AF
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9 … C%E5%8C%96%E5%8A%91

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