5個橡膠樹品系天然橡膠性能的研究

巖 利，張桂梅，姜士寬，徐 榮，付鎵榕，鄒建云

（云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南 景洪 666100）

近年來國內(nèi)外也對不同橡膠樹品系NR的性能展開了研究，黎燕飛等[6]以熱研-873、熱研73397和湛江-93114為研究對象，討論各橡膠樹品系鮮膠乳和濃膠乳的性能特征，結(jié)果表明：熱研73397膠乳的總固形物含量和干膠含量在割膠初期最高，割膠后期最低；熱研-873膠乳的機(jī)械穩(wěn)定度最高；湛江-93114膠膜的物理性能最好。呂明哲等[7]對7個不同橡膠樹品系NR生膠的加工性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明：云研77-2和熱墾7-33-97 NR的加工性能較好；云研77-2和云研77-4 NR的塑性保持率（PRI）較小，耐老化性能差；湛試93-114 NR的PRI最大，耐老化性能最優(yōu)。本研究針對云南省現(xiàn)普遍種植的云研77-2、云研77-4、PR107、GT1和RRIM600五個橡膠樹品系天然膠乳及其NR的性能進(jìn)行分析，為云南省選育高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的橡膠樹品系提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

以云南省西雙版納傣族自治州景洪地區(qū)現(xiàn)普遍種植的云研77-2、云研77-4、PR107、GT1和RRIM600五個橡膠樹品系的天然膠乳及其NR為研究對象。

1.2 性能測試

1.2.1 干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)

以橡膠樹品系劃分，4—11月每月分別取天然膠乳樣一次，利用微波膠乳測試儀測定膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.2 理化性質(zhì)

門尼粘度（Mv）采用優(yōu)肯科技股份有限公司的UM-2050型門尼粘度儀按照GB/T 1232.1—2016《未硫化橡膠 用圓盤剪切粘度計進(jìn)行測定 第1部分：門尼粘度的測定》進(jìn)行測試。

塑性初值（P0）和PRI采用英國華萊士公司的P14型華萊士快速塑性計分別按照GB/T 3510—2006《未硫化膠 塑性的測定 快速塑性計法》和GB/T 3517—2014《天然生膠 塑性保持率（PRI）的測定》進(jìn)行測定。

1.2.3 貯存性能

由以上分析可知，紅粘土的元素特征與母巖差別很大，粘土礦物特征也有較大差別。這類土作為特殊土，有別于其他土的本質(zhì)原因主要是其成土過程中的溶蝕-交代作用和紅土化作用，而前者不僅是控制紅粘土性質(zhì)的主要因素,還影響成土后期的土質(zhì)演化過程。紅粘土的形成還與氣候條件、地形地貌、母巖成分、CO2含量等有關(guān)，是多種因素共同作用的結(jié)果。

加速貯存硬化試驗按照GB/T 18013—2008《天然生膠 加速貯存硬化值的測定》進(jìn)行，試樣放入內(nèi)置五氧化二磷的干燥器中，置于60 ℃的干燥箱中加速貯存24 h后進(jìn)行塑性值測定，加速貯存48 h后進(jìn)行門尼粘度值測定。

1.2.4 硫化特性

硫化特性按照GB/T 16584—1996《橡膠 用無轉(zhuǎn)子硫化儀測定硫化特性》進(jìn)行測試，試驗溫度為160 ℃。

1.2.5 物理性能

物理性能按照GB/T 2941—2006《橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序》和GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在對天然膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響因素的研究中，重點(diǎn)分析了影響天然膠乳中橡膠和非膠組分含量的主要因素：橡膠樹無性系特性、樹齡、樹割線長度、割膠頻率和化學(xué)刺激、環(huán)境因素、割膠時間。莫業(yè)勇等[8]的研究表明，由于橡膠樹割膠創(chuàng)傷、氣溫、濕度和橡膠樹生長物候條件因素的影響，無性系PR107膠乳的各生理參數(shù)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化。

本研究4—11月各橡膠樹品系天然膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。

表1 4—11月各橡膠樹品系天然膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.1 Dry rubber mass fractions of natural rubber latex of different rubber tree strains from April to November

從表1可以看出：4月開割初期各橡膠樹品系膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，在氣溫最低的11月膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小；隨著月份推后，云研77-2、云研77-4和PR107三個橡膠樹品系膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)震蕩下降趨勢，云研77-2和PR107以及云研77-4膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在7和9月時有所回升，次月或隨著氣溫的降低膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢；GT1膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5月時最大，達(dá)到0.404 5，且其隨季節(jié)變化波動最小；RRIM600膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9月時最小，且其無明顯變化規(guī)律。5個橡膠樹品系膠乳中GT1膠乳的年均干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，膠乳的年均干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小依次為GT1、RRIM600、PR107、云研77-4、云研77-2。

2.2 理化性質(zhì)

各橡膠樹品系NR的理化性質(zhì)如表2所示。

表2 各橡膠樹品系NR的理化性質(zhì)Tab.2 Physicochemical characters of NR of different rubber tree strains

從表2可以看出：5個橡膠樹品系NR的各項理化性質(zhì)均達(dá)到了GB/T 8081—2018《天然生膠 技術(shù)分級橡膠（TSR）規(guī)格導(dǎo)則》規(guī)定的質(zhì)量要求，其中5個橡膠樹品系NR的雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，均為0.000 1，氮、揮發(fā)分和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不大；云研77-2 NR的P0和PRI最大，分別為49.0和91；GT1 NR的P0最小，為40.0；云研77-4 NR的PRI最小、門尼粘度最大，分別為77和84；PR107，GT1和RRIM600 NR的門尼粘度較小，均為75。

2.3 貯存性能

各橡膠樹品系NR的貯存性能如表3所示。

表3 各橡膠樹品系NR的貯存性能Tab.3 Storage performances of NR of different rubber tree strains

從表3可以得出：通過加速貯存試驗后5個橡膠樹品系NR的P0和門尼粘度均增大，其中云研77-4 NR的ΔP0和ΔMv最小，分別為8.0和20，云研77-2 NR次之，分別為15.0和21；5個橡膠樹品系NR的PRI均減小，其中云研77-4 NR的ΔPRI絕對值最小，為4，云研77-2 NR次之，為14。加速貯存后NR的P0和門尼粘度增大以及PRI減小是由于橡膠分子鏈上存在醛基，在貯存過程中橡膠分子發(fā)生交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致其逐漸硬化[9-10]；也有人認(rèn)為NR的貯存硬化是由大分子鏈上的功能基團(tuán)（羥基、內(nèi)酯及環(huán)氧基）與蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)所引起[11]，貯存硬化會使NR的加工性能降低，增加后續(xù)加工能耗。

2.4 硫化特性

各橡膠樹品系NR的硫化時間（160 ℃）如表4所示。

表4 各橡膠樹品系NR的硫化時間Tab.4 Vulcanization time of NR of different rubber tree strains s

從表4可以看出，5個橡膠樹品系NR的t10由長到短依次為RRIM600、云研77-2、云研77-4、PR107和GT1，t90由長到短依次為RRIM600、云研77-4、云研77-2、PR107和GT1，說明5個橡膠樹品系NR中GT1和PR107 NR的硫化時間較短，硫化效率較高。

2.5 物理性能

各橡膠樹品系NR的物理性能（160 ℃×30 min）如表5所示。

表5 各橡膠樹品系NR的物理性能Tab.5 Physical properties of NR of different rubber tree strains

從表5可以看出：GT1和PR107 NR的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度較大，拉斷伸長率相對較小；5個橡膠樹品系NR的物理性能從高到低依次為GT1、PR107、云研77-2、云研77-4和RRIM600。NR的物理性能與自身相對分子質(zhì)量有關(guān)，由于樹種間差異，5個橡膠樹品系NR的物理性能存在差異。

3 結(jié)論

（1）4—11月，5個橡膠樹品系天然膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)季節(jié)性變化，4月開割初期膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，11月膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小，橡膠樹生長物候條件是造成膠乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)性變化的主要原因；5個橡膠樹品系膠乳中GT1膠乳的年均干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，為0.345 8，且其膠乳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨季節(jié)變化最小。

（2）5個橡膠樹品系NR的理化性質(zhì)滿足GB/T 8081—2008規(guī)定的質(zhì)量要求，其中GT1和PR107 NR的硫化特性和物理性能較好，云研77-4和云研77-2的貯存性能較好，利于保存和運(yùn)輸。