NR的组成及橡胶烃的结构

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1．天然橡胶的组成：
( D0 P& ~6 s7 j0 t8 V5 E# ?" V2 m1）NR的组成：
! i6 b8 p  U0 C; r1 C
2)非橡胶成分对橡胶性能的影响：
蛋白质：NR中的含氮化合物都属于蛋白质。（a）蛋白质有防止老化作用；（b）分解放出氨基酸促进橡胶硫化；（c）使橡胶容易吸收水分，易发霉；（d）蛋白质的吸水性使制品的绝缘性降低。
丙酮抽出物：指橡胶中能溶于丙酮的物质，主要是一些高级脂肪酸和固醇类物质。
高级脂肪酸：软化剂、硫化活化剂（促进硫化）
8 R- k( h1 j$ g1 e. g+ m               甾醇：防老剂
( g$ G: |1 R& M. k% {" b6 E               磷脂：分解放出游离的胆碱，促进硫化
) E! R+ n: p  [& O( D               少量的胡萝卜素：物理防老剂（紫外线屏蔽剂）
5 C; G2 g$ H2 w* f, k* r" X灰分：是一些无机盐类物质，主要成分是Ca、Mg、K、Na、Cu、Mn等。其中K、Na、Ca、Mg影响橡胶的电性能；Cu、Mn等变价金属含量多加速橡胶的老化（限度＜3ppm）。
水分：对橡胶的性能影响不大，若含量高，可能会使制品产生气泡。
3）橡胶烃的结构：
一次结构：结构单元：   顺式含量＞97%
NR顺式（1，4）结构97%以上，3，4结构约2%，100%头尾连接。
杜仲胶为反式1，4结构，与NR相比，虽化学组成相同，但性能各异。
二次结构：分子量：3万~3000万；  分子量分布指数：2.8 ~10；平均分子量接近30万
0 z  R) i3 x" w' `随着分子量增大，支化程度增加，分布变宽。低分子量部分对加工有利，高分子量部分对性能有利。
三次结构（结晶性）：在室温下为无定形体，10℃以下开始结晶，无定形与结晶共存，—25℃结晶最快。拉伸条件下结晶、无定形与取向结构共存，属于自补强橡胶。
& W9 H! G& t& ~6 B8 ]1 ]9 Z自补强性：在不加补强剂的条件下，橡胶能结晶或在拉伸过程中取向结晶，晶粒分布于无定形的橡胶中起物理交联点的作用，使本身的强度提高的性质。如拉伸650%时，结晶度可以达到35%。
天然橡胶的性质
１．物理性质：
１）物理常数
    密度d20℃=0.913g/cm3； 折光指数（折射率）20℃=1.52
2）NR的耐寒性好，耐热性不是很好：
. W% n3 j) ~2 j  N+ o6 [NR的Tg= -73℃，在-50℃仍具有很好的弹性。
NR无一定熔点，加热后慢慢软化，生胶在130℃～140℃时开始软化，200℃开始分解（变色），270℃剧烈分解。其长期使用温度为90℃，短期最高使用温度为110℃。粘流温度Tf =130℃。
4 `* t& y7 h4 \! y; G- Y# m3）NR有良好的弹性：
- `& Z: }1 L* C3 ]NR的弹性和回弹性在通用橡胶中仅次于BR。
& z8 b( O) c. W  ^弹性（elasticity）：表示橡胶弹性变形能力的大小，受配方、硫化条件的影响，决定于交联密度。
橡胶的弹性一般用回弹性（resilience）表示，指橡胶受到冲击后，能够从变形状态迅速恢复原状的能力。受橡胶内耗的影响，内耗越大，回弹越小。
NR有良好回弹性的原因：①NR大分子本身有较高的柔性—σ键易旋转。
& x% c, Z2 g) @8 ]               ②NR分子链侧基少且体积小，对σ键的影响小。
8 u( ^) F* i- f& [* a               ③NR为非极性物质，大分子间作用力小。
4）机械性能
机械强度高，属于自补强橡胶：
格林强度：未硫化橡胶的拉伸强度。
$ s3 Y! Q( h: {& q格林强度对于橡胶的成型加工是必要的。如轮胎胎面胶在成型时要受到较大的冲击，如果强度不够，容易拉断。
NR的格林强度：    1.4～2.5MPa
纯胶硫化胶拉伸强度：17～28MPa   撕裂强度：98kN/m
炭黑补强硫化胶拉伸出强度：25～35MPa     
# R' K" i( C2 L; i' H7 W各种橡胶的机械强度比较：NR＞IR＞CR＞IIR＞NBR＞SBR＞BR
耐屈挠疲劳性好：一般在20万次以上。
) R8 y" k2 m6 p6 O5）耐磨性好：
耐磨性与橡胶的强度有关。由于橡胶的强度高，所以耐磨性好。
3 U( u; V& Z- d) x! L6 w$ |- W6）绝缘性好：
NR是一种绝缘性很好的材料，如电线接头外包的绝缘胶布就是纱布浸NR胶糊或压延而成的。
4 d+ X# a2 P! P  Q1 k- m- X3 ?" ANR体积电阻为1014~1015Ω•cm（绝缘体体积电阻1010~1020Ω•cm）
; i- T! A) R& x* @1 ^0 Y& j" z7）气密性
气密性中下等。
8 H! M) x/ E5 Q+ u: H8）自粘性和互粘性好。
9）耐化学介质性
NR具有良好的耐化学药品性及一般溶剂作用，耐稀酸酸、稀碱、不耐浓酸、油、耐水性差。
NR作为非极性聚合物，溶于苯、汽油、石油系油类，不溶于极性油类。
. C" G7 T) [' o" h# j1 y' Z２．化学性质
$ s3 e2 ?( T4 n' n１）链烯烃的一般特点：  
NR的结构式：      
* y' X* ~* @5 }NR的分子链中双键旁有三个α位置a、b、c，实验证明，这三个位置上的α—H的解离能不同，活性也不同，与伯氢c相比，a、b是仲氢，脱氢容易，所以反应活性大。而a与b相比，由于脱氢后形成的大分子自由基稳定（与侧甲基的超共扼作用），所以活性更大。反应活性a>b>c。
①NR中有双键，能够与自由基、氧、过氧化物、紫外光及自由基抑制剂反应。
②NR中有甲基（供电基），使双键的电子云密度增加，α-H的活性大，使NR更易反应（易老化、硫化速度快）。
２）化学反应性：（利用此对NR进行改性）
①与硫黄反应：进行硫化交联。
' p% i1 ~+ @8 ]# W②与Cl2反应，制备氯化天然橡胶。
  V* E$ v: h  [  j5 \% B! t8 ^③与HCl反应，产物为白色粉末，主要用作粘合剂。
/ D# p5 F# I, D④NR胶乳与过氧乙酸反应，得环氧化天然橡胶。环氧化程度可达10、25、50、75%（摩尔），ENR—50的气密性接近IIR，耐油性接近中等丙烯腈含量的NBR，强度与NR相当，粘着性也较好。
⑤环化：NR胶乳用硫酸环化后，可以使不饱和度下降，密度增加，软化点提高，用来制作鞋底、坚硬的模制品、机械衬里。
⑥与MMA接枝：目前有MG—49和MG—30两种，接枝MMA的NR定伸应力和拉伸强度都很高，抗冲击性和耐曲挠龟裂、动态疲劳性、粘着性较好。主要用来制造要求具有良好抗冲击性能的坚硬制品、无内胎轮胎中不透气的内贴层、纤维与橡胶的强力粘合剂等。