三种不同品系天然橡胶胶乳的性能研究

黎燕飞 潘俊任 蒋一帆

摘 要 以3个主导橡胶树‘热研-873、‘热研-73397、‘湛试-93114为研究对象，探讨各品系鲜胶乳和浓缩胶乳的性能特征。结果表明：割胶时期、加工条件、储存时间等直接影响胶乳的应用性能。割胶初期‘热研-73397鲜胶乳的总固体含量和干胶含量最高，割胶后期总固体含量和干胶含量最低，降幅最大；‘热研-873胶乳机械稳定度（MST）最高；三者胶乳粘度接近且较稳定；三者胶乳挥发脂肪酸值（VFA NO.）变化不大；‘湛试-93114硫化胶膜的物理性能最好。

关键词 天然橡胶 ；品系 ；鲜胶乳 ；浓缩胶乳 ；储存 ；硫化膜 ；性能

中图分类号 TQ331.2 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.07.018

Abstract The performance characteristics of fresh latex and concentrated latex from the three major clones of rubber trees （‘Reyan 8-73，‘Reyan 73-3-97 and ‘Zhanshi 93-114） were analyzed. The results showed that the performance of latex was directly affected by the tapping time， processing conditions and storage time. The total solid content and dry rubber content of the fresh latex collected from‘Reyan73-3-97were the highest at the early stage of tapping， and the lowest at the late stage of tapping， with the highest decline range. The mechanical stability （MST） of the latex of‘Reyan8-73was the highest. The latexes of the 3 rubber clones had similar viscosity and relative stability with little change in volatile fatty acid. The vulcanized latex film of‘Zhanshi 93-114had the best physical properties.

Keywords rubber tree ； clone ； fresh latex ； concentrated latex ； storage ； vulcanized latex film ； performance

近5年来，国内科研工作者对不同品系天然橡胶性能研究方面开展了大量的研究工作，取得一定的研究成果。王开典等[1]以‘RRIM600‘热研73397‘热垦525‘云研774‘湛试72313‘湛试93114为研究对象，研究各品系生理参数。结果表明：‘云研774的蔗糖含量最高、‘热研73397的硫醇含量最高、‘湛试93114总固干含最高、RRIM600浓缩胶乳的挥发脂肪酸值最高、‘热垦525胶膜的物理机械性能最好。王岳坤等[2]以S/2 d3割制，對3个品系（‘热研879、‘热研73397、‘PR107）的幼龄开割树割胶进行研究，结果表明：几乎所有季节，‘热研879株次产量、胶乳转化酶活性、pH值都明显高于‘热研73397和‘PR107，蔗糖含量依次为‘热研879<‘热研73397<‘PR107，总固形含量3个品系差异很小，显示‘热研879乳管蔗糖利用率较高，乳胶再生能力较强的特性，‘PR107则相反。文晓君等[3]通过对比两种品系‘热研73397和‘热研879的天然橡胶中橡胶粒子的粒度、生胶理化性能、相对分子量及其分布及硫化性能，研究了2种品系天然橡胶的结构和性能差异。陈琅等[4]对比分析5个栽培条件相近的主栽品系天然橡胶的结构与性能差异发现，‘RRIM600性能最优，拉伸强度达30.21 MPa，耐臭氧老化性能最优。汪月琼等[5]研究了不同品系橡胶的理化特性，并采用DSC测试手段表征了不同天然橡胶的低温诱导结晶性能，初步探讨了不同品系的理化特性与低温诱导结晶性能间的关系。研究结果表明，不同品系天然橡胶的低温诱导结晶性能不同。

天然浓缩胶乳的质量好坏与胶乳的化学成分有直接的联系，进而与橡胶树的品系有着密切的联系[6]。自2003年以来，随着国家布局部署天然橡胶建厂集中加工结构调整，有效地降低了加工成本，减少了污染源，取得了显著的经济效益和社会生态效果。然而，随着早期橡胶树的老化，新的橡胶树品系更新换代，不同的橡胶树品系生产的天然鲜胶乳随机混合加工，导致所生产的个别批次浓缩天然胶乳组分性能不稳定，主要表现为产品性能一致性差，造成下游乳胶制品企业难以把控工艺，产品合格率低，乳胶制品性能较差。针对这些问题，有必要对不同橡胶树品系的天然胶乳及其产品浓缩胶乳的性能进行基础性研究，把握主导品系的各自性能变化规律，为橡胶栽培种植和产品性能需求选育高产、优质、优良的橡胶品系提供参考，为下游乳胶制品企业和高端乳胶制品生产提供优质胶乳原料，生产出完全满足不同客户要求的天然乳胶。本实验分别取3个橡胶树品系在3个割胶时期的天然胶乳离心加工成浓缩天然胶乳，定期测定，初步研究了3个橡胶树品系所得胶乳各个指标的性能变化情况。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

以我国主要生产天然橡胶的地区及大量推广的品系为研究对象。‘热研-873‘热研-73397‘湛试-93114鲜胶乳，各50 kg，广东省茂名垦区团结农场提供，于割胶初期（5月初）、割胶中期（9月初）、割胶后期（12月初）分3批收集。

1.1.2 仪器

机械稳定度测试仪（丹佛斯成员企业-承德市金建检测仪器有限公司）、恒温水浴锅（江苏金坛市中大仪器厂）、拉力试验机（高铁检测仪器有限公司）、数字旋转粘度计（上海地学仪器研究所）、旋转式粘度计（余姚市银环流量仪表有限公司）、超级恒温器（上海实验仪器厂有限公司）。

1.1.3 试剂

月桂酸（工业级，马来西亚进口产品）、液氨（工业级，广东华南特种气体研究所有限公司）、氢氧化钾（分析纯，广东光华科技股份有限公司）、氧化锌（分析纯，天津北辰方正试剂厂）、平平加“O”、硫磺、ZDC均为橡胶工业配合剂。

1.2 方法

1.2.1 试样制备

1.2.1.1 浓缩胶乳样品的制备

将相同条件下保存的鲜胶乳，按现行工厂离心工艺制得浓缩胶乳，调节至国标高氨胶乳，

各品系分成3份：一份加入月桂酸0.4‰（以胶乳湿重计），一份不加月桂酸作空白试验，一份用于制备硫化胶膜。

1.2.1.2 预硫化胶乳的制备

分别取350 g熟化3个月后的浓缩胶乳，在40℃水浴锅内边搅拌边加入硫化配合剂，缓慢升温至70℃后继续搅拌，用氯仿值法每隔10 min检测一次硫化程度，当硫化程度为二末到三初时停止操作，冷却、过滤后制备预硫化胶乳。配合剂配方如下（按干胶质量计）：胶乳100、KOH 0.1、平平加“O”0.1、硫磺1.0、ZDC 0.5、ZnO 0.4。

1.2.1.3 硫化胶膜的制备

取一定量熟化两天后的预硫化胶乳，过滤、消泡后将其倾倒在干净的水平玻璃板上，室温下干燥至透明，用去离子水沥滤24 h后，再次干燥至透明，制备硫化胶膜样品。

1.2.2 测定方法

1.2.2.1 胶乳性能的测定

取各品系浓缩胶乳适量保存到15、30、60、90 d，分别依照GB8301-2008、GB/T8292-2008、NY/T1037-2006标准测定MST、VFA NO.、粘度，用旋转粘度计法测定热稳定度。

1.2.2.2 硫化胶膜物理机械性能的测定

分别参照GB/T528-2009和GB/T528-2008，采用万能材料拉力试验机测定硫化胶膜的物理机械性能（测试条件：拉伸速度为500 mm/min）。

2 结果与分析

2.1 鲜胶乳的成分性能

3个品系橡胶树所得鲜胶乳在相同的保存条件下，测得鲜胶乳的性能如表1。

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在开割初期的干胶含量最高，在割胶后期的干胶含量最低，降幅最大，‘湛试-93114的干胶含量次之，全年干胶含量降幅平稳，‘热研-873的干胶含量最低，全年干胶含量降幅也较平稳；‘热研-73397的游离钙镁含量最高，‘热研-873的游离钙镁含量最低。

2.2 离心浓缩胶乳的性能

2.2.1 机械稳定度（MST）

在相同条件下制得的浓缩胶乳（以下称浓乳），测得各品系浓乳的机械稳定度，它们在3個割胶时期的变化趋势情况如表2所示。

从表2中得知，添加等量的月桂酸时，‘热研-873为三者中最高，3个割胶时期生产的浓乳保存15 d均达到国家标准650 S以上，最低达到1 585 S，远远超出国家标准。‘湛试-93114在初期和中期的机械稳定度与之接近，后期浓乳保存30 d达到国标以上。‘热研-73397的MST为三者中最低，初期和中期浓乳需保存60和30 d才达到国标，后期浓乳保存90 d仍未能达标；空白试验条件下，三者MST高低顺序与上述相同，‘热研-873、‘湛试-93114在初期和中期的浓乳保存15 d超出国标。‘热研-73397在中期浓乳保存60 d才达到1 538 S，初期和后期浓乳保存90 d均未能达标。原因：不同品系胶乳中所含的非橡胶物质的种类和含量差异较大，它们以乳清相的离子强度和橡胶相保护层的结构来影响胶乳的机稳[7]，直接导致三者MST差距大。胶乳中若游离钙镁含量高时，由于大量不溶性钙镁皂的作用，会降低胶粒的水合度，同时两价钙镁离子压缩胶粒的双电层，从而使胶乳的稳定性降低，影响胶乳制品的工艺性能，对橡胶树的生理平衡、代谢方面有极其重要的作用[8]。‘热研-873在3个季节的游离钙镁含量最低，其机械稳定度是三者中最高，而‘热研-73397的游离钙镁含量三者中最高，因此其机械稳定度在三者中表现最差。同时，3个品系的机械稳定度都受到气温影响，在后期机械稳定度上升较慢，不加月桂酸难以达标。

2.2.2 挥发脂肪酸值

在相同条件下，3个品系浓缩胶乳的保存效果如表3所示。

挥发脂肪酸值能敏感地反映胶乳保存状况，特别是早期保存的好坏[9]。从表3中看出，3个品系储存体系较稳定，90 d挥发脂肪酸值均保持在0.02或以下，保存效果良好。其中，初期、后期浓乳在保存90 d内，3个品系的VFA NO.在0.01～0.02，中期在90 d内，3个品系的VFA NO.在0.01以下，与初期、后期相差大约是1倍，保存效果相对较好。这可能是由于在初期和后期的产量低，鲜胶乳在树位或者收胶站停留的时间较长，导致鲜胶乳所含菌种较多，同时所含糖类等非胶成分也较多，使得细菌将糖转化的挥发脂肪酸的值也较多[6]。

2.2.3 热稳定度、粘度

热稳定度和粘度，在很大程度上影响多种胶乳制品的工艺操作（热稳≥25 S、粘度20～40 m Pa·s为某安全套生产企业技术指标）。从表4中可知，湛试-93114热稳最高，储存90 d全部在25 S以上。热稳最低的是‘热研-73397，初期浓乳储存30 d后跌破20 S。三者随着割胶月份增加热稳逐渐提高，割胶中期和后期浓乳能达到30 S以上；三者在同一割胶时期，随着储存时间的增加热稳逐渐降低，储存60 d后热稳变化不大，基本保持稳定；在3个时期，三者中‘热研-73397在割胶中、后期的粘度相对较高，‘热研-873粘度基本都在20～40 mPa·s。在割胶后期，3个品系的粘度较高，这与后期气温低有一定关系。‘热研-73397和‘湛试-93114后期浓乳，储存30 d粘度分别为45.28和47.24 mPa·s，稍高于40 mPa·s，储存60 d后粘度回落到40 mPa·s以下，3个品系的粘度储存90 d保持稳定，变化很小。

2.3 硫化胶膜的物理机械性能

胶膜的物理机械性能是评价胶乳制品质量的重要指标之一。表5为物理机械性能的测试结果。从测试结果中可以看出，‘湛试-93114胶膜的拉伸强度和撕裂强度最高，‘热研-73397略低，热研-873最低，中期和后期胶乳拉伸强度低于15 MPa ，三者胶膜性能与SCR20标准橡胶性能比较：‘湛试-93114>SCR20标准橡胶>‘热研-73397>‘热研-873（SCR20相关数据依照近年平均值）。分析可能与浓缩胶乳分子量有关，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。

3 结论

（1）‘热研-873和‘湛试-93114的浓缩胶乳MST在加月桂酸和不加月桂酸的试验中，初期和中期浓乳保存15 d均达到国标650 S以上，因此在这两个时期若选用这两个品系生产浓缩胶乳，可以考虑不加月桂酸，这样既节约成本，又对下游制品工艺控制有利，后期气温低，需要加入适量的月桂酸。‘热研-73397的MST偏低，需要根据不同割胶时期加入月桂酸。

（2）3个品系胶乳在不同割胶时期的保存效果较好。‘热研-73397热稳定度相对较低，粘度相对较高，对下游制品工艺控制不利。

（3）‘湛试-93114在3个割胶时期中的胶膜物理机械性能较好，与标准橡胶性能接近。

（4）综合以上几个性能的分析，3个品系中湛试-93114的综合性能最好，是值得推广栽培种植的品系。

参考文献

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[3] 文晓君，廖小雪，廖双泉，等. 两种品系天然橡胶的结构与性能研究[J]. 弹性体，2013，23（01）：44-47.

[4] 陈 琅，廖建和，黄桂春，等. 品系对天然橡胶臭氧老化性能的影响[J]. 热带作物学报，2016，37（03）：602-608.

[5] 汪月琼. 不同品系天然橡胶的低温诱导结晶性能[A]. 2017第一届天然材料研究与应用研讨会论文集[C]. 北京： 北京理工大学， 2017：4.

[6] 廖小雪，吴 翠，廖双泉，等. 不同品系天然橡胶胶乳的性能研究[J]. 广东化工，2011（38）：45-46.

[7] 何映平. 天然橡胶加工学[M]. 海南：海南出版社，2007：141-142.

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