橡胶科普文章

apple101 · 发表于 2009-5-1 20:27:54

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从天然橡胶到人造橡胶

橡胶是大自然赏赐给人类的一种奇妙的物质。虽然橡胶没有钢铁坚硬，不如木材轻巧，但它能伸缩自如，任凭碰撞、打击和折磨，都能依然故我，不改原貌。不仅如此，橡胶还具有耐磨、抗腐蚀、不透水、不导电等特性。今天，橡胶已成为人们生活中不可缺少的“伙伴”。从雨衣到胶鞋，从电线包皮到自行车车胎，从汽车到飞机，从火箭到飞船等等，都离不开橡胶。当你乘坐装有橡胶轮胎的公共汽车外出旅游时，会感到十分平稳而舒适。

天然橡胶是原产于热带地区的一种乔木——橡胶树的产物。当割开橡胶树干，便有牛奶似的胶液从树皮里流出，然后使它凝固，再经过一系列工序，就成为半透明的橡胶块。

据报道，世界上最早应用天然橡胶的是古代美洲的印第安人。他们常用当地橡胶树产出的胶汁制作雨衣、瓶罐及玩具之类的东西。1642年，哥伦布率领船队横渡大西洋，想寻找通向中国和印度的海路，不料由于航行的错误而跑到了美洲。就在这次闻名世界的航行中，他把印第安人制作的橡胶用具和玩的橡胶球带回了欧洲，使欧洲人第一次见到了橡胶。

大约一个世纪以前，随着西方国家工业化步伐的加快，天然橡胶的品种和数量已远远不能满足人们的需要。于是，科学家开始考虑人造橡胶的问题了。

人工合成橡胶的关键首先是了解它的化学组成，弄清其分子构造，否则人工合成时将无从下手。最早在这方面作出贡献的是英国化学家法拉第等人。1826年，他们通过分析得知，天然橡胶成分与异戊二烯（每个分子中含有5个碳原子和8个氢原子的一种无色带刺激气味的液体）有某种联系。后来，又经过许多化学家的研究，才彻底弄清了橡胶的结构和组成。

原来，橡胶、纤维和塑料同属一个“大家族”，都是高分子化合物。如果把天然橡胶分子比作一条长长的锁链，那么异戊二烯分子就是锁链上的一个个环节。据分析，一个天然橡胶分子大约包含了一万个左右的异戊二烯单体。

橡胶的特点是它的每个分子呈蜷曲状，而且互相纠缠在一起，好像一个乱七八糟的毛线球。当你用力拉它时，分子就伸开，一松手，分子又蜷缩成原来的样子。因此，橡胶具有奇特的弹性。

弄清橡胶分子的组成，是打开合成橡胶大门的一把钥匙。但是，要真正进入这扇大门还必须取得使一个个小分子聚合在一起发生聚合反应这把钥匙。

进入本世纪以来，科学家先后合成了氯丁橡胶、聚硫橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等一系列具有奇异功能的新产品。这些新产品各具特点，有的耐磨，有的不怕油浸，有的不畏高温、严寒。这些优异的品质，使天然橡胶也不得不甘败下风。

还有一种液体硅橡胶叫做室温固化硅橡胶。这种橡胶通常存放在塑料管中可以保存一两年而不固化，一旦从塑料管中挤出，见到空气就会很快固化。这是一种新型机械密封材料。以前，摩托车、汽车、火车、轮船等的发动机汽缸都是用橡皮垫圈密封。这种密封方式不仅容易出现漏油、漏气现象，而且由于普通橡胶耐油、耐高温性能差，用不了多久就会老化变坏，需进行大修更换垫圈。而现在的室温固化硅橡胶则可以克服上述缺点。它不仅使用方便，而且具有耐油、耐酸碱、耐高温、抗老化的特点，可以大大延长设备的使用寿命。

人造橡胶已经成为人类的朋友，是使汽车奔驰、飞机上天的有力“助手”，日常生活，工业和国防建设都离不开它。

哺育人类现代文明的乳汁－－橡胶（Hevea brasiliensis（H.B.K.） Muell.-Arg）
　　橡胶，用白色的乳汁哺育了人类现代文明；橡胶，人类现代文明必不可少的能源；橡胶，人类现代文明至关重要的原料；橡胶，人类现代文明大厦的支柱；橡胶，人类现代文明的生命线；橡胶，现代人类须臾不可离开的最亲密朋友。可以说，如果没有橡胶，就没有与现代人类生存息息相关的诸多兴旺发达的行业，如航天、航空、航海、交通、邮电、卫生、军事、生化、计算机等等；没有橡胶，也就没有人类现代文明。

　　橡胶具有多种良好的特殊性能，如：弹性、绝缘性、耐磨性、气密性、柔韧性等等，因此用途极为广泛。目前，世界上的橡胶制品已达7万多种，涉及到现代人类生活的方方面面，如：一辆载重汽车需要橡胶240公斤；一架喷气式飞机需要橡胶600公斤；一辆轻型坦克需要橡胶800公斤；一艘3.5万吨的军舰需要橡胶68吨等等。

　　目前，世界上每年需要天然橡胶600万吨，年产量也达到600万吨。但是，从人类发现天然橡胶，到人工研究开发橡胶，再到全世界，尤其是中国（主要是海南省和云南省的西双版纳）橡胶行业的兴盛，却是一个漫长而艰难的过程：

　　1493年，伟大的西班牙探险家哥伦布率队初次踏上南美大陆。在这里，西班牙人看到印第安人小孩和青年在玩一种游戏，唱着歌互相抛掷一种小球，这种小球落地后能反弹得很高，如捏在手里则会感到有粘性，并有一股烟熏味。西班牙人还看到，印第安人把一些白色浓稠的液体涂在衣服上，雨天穿这种衣服不透雨；还把这种白色浓稠的液体涂抹在脚上，雨天水也不会弄湿脚。由此，西班牙人初步了解到了橡胶的弹性和防水性，但并没有真正了解到橡胶的来源。

　　1693年，法国科学家拉康达到南美又看到土著人玩这种小球，科学家和军人思维和眼光是不同的，追根寻底调查这种小球，才得知这种小球是砍一种印地安人称为"橡胶"的树而流出的浓稠液体缺制造的。

　　1736年，法国科学家康达敏从秘鲁带回有关橡胶树的详细资料，出版了《南美洲内地旅行记略》，书中详述了橡胶树的产地、采集乳胶的方法和橡胶的利用情况，引起了人们的重视。

　　1763年，法国人麦加发明了能够软化橡胶的溶剂。

　　1770年，英国化学家普立斯特勒发现橡胶能擦去铅笔字迹。

　　1823年，英人马金托什，像印第安人一样把白色浓稠的橡胶液体涂抹在布上，制成防雨布，并缝制了“马金托什”防水斗蓬，这也可能就是世界上最早的雨衣吧。

　　1852年，美国化学家古特义在做试验时，无意之中把盛橡胶和硫磺的罐子丢在炉火上，橡胶和硫磺受热后流淌在一起，形成了块状胶皮，从而发明了橡胶硫化法。古特义的这一偶然行为，是橡胶制造业的一项重大发明，扫除了橡胶应用上的一大障碍，使橡胶从此成为了一种正式的工业原料，从而也使与橡胶相关的许多行业蓬勃发展成为了可能。随后，古特义又用硫化橡胶制成了世界上的第一双橡胶防水鞋。

　　1876年，英国人魏克汉九死一生，从亚马逊河热带丛林中采集7万粒橡胶种子，送到英国伦敦皇家邱植物园培育，然后将橡胶苗运往新加坡、斯里兰卡、马来西亚、印度西亚等地种植并获得成功。

　　1888年，英国人邓禄变发明汽胎，1895年开始生产汽车，汽车工业的兴起，更激起了对橡胶的巨大需求，胶价随之猛涨。

　　1897年，新加坡植物园主任黄德勒发明橡胶树连续割胶法，使橡胶产量大幅度提高。由此，野生的橡胶树变成了一种大面积栽培的重要的经济作物。

　　1904年，中国云南德宏自治州土司刀印生（又名刀安仁）从新加坡购买8000株橡胶苗，带回国种植于北纬24度的云南省盈江县新城凤凰山，现仅存一株。

　　1906-1907年，海南琼海爱国华侨何书麟从马来西亚引进4000粒橡胶种子，种植于会县（现为琼海市）和儋县。

　　1915年，荷兰人赫尔屯在印度尼西亚瓜哇茂物植物园发明橡胶芽接法，使优良橡胶树无性系可以大量繁殖推广。

满山红叶的橡胶林

　　1940年-1950年，爱国华侨钱仿周、李宗周、木德林、姚福美、林冬兰、郑开庭6人在泰国建立“暹华公司”，并历经千辛万苦、百般辗转，从泰国运回国2万多株橡胶苗，在云南省西双版纳州勐罕镇建立“暹华橡胶园”。他们克服兵匪横行、瘟疫肆虐、交通阻塞、经费短缺等种种常人难以想象的困难，苦心经营。后来，出于多种原因，仅剩李宗周1人在国内坚守“暹华橡胶园”，其他人均相继出国。1952年，著名植物学家蔡希陶曾率领科研人员考察“暹华橡胶园”，并要求当地政府关照该园。1953年，政府派来橡胶科技人员考察“暹华橡胶园”，当时仅存91株橡胶树，并建立了“景洪特林试验分场”，李宗周成为农场工人。后来，李宗周任西双版纳州政协委员，并于1980年退休。1990年左右，“暹华橡胶园”建成爱国主义教育基地“版纳胶源”，仅剩71株橡胶树。

1951年，叶剑英元帅写诗道：
　　四十年前橡胶园，将来发展大无边。
　　橡胶好比人中脚，结合机床齐向前。
橡胶林

　　1951年11月-1953年4月，叶剑英元帅、王震将军先后亲自领导建立中国“华南垦殖局”和“亚热带作物研究所”，顶住帝国主义的严密封锁，在我国热带北缘地区开发和研究巴西橡胶树，中国人民解放军两个师转业到海南岛和广东雷州半岛，解甲归田，铸剑为犁，浴血奋战，大规模垦荒植胶。

　　1958年4月，何康率领“亚热带作物研究所”的专家及其家属，从广州迁至海南儋县宝岛新村，建立华南热带作物科学院和华南热带作物学院（简称热作两院），揭开了新中国橡胶研究的新篇章。

　　后来，海南省建成中国第一个橡胶基地，共建有近40万公顷橡胶园，年产干胶25万多吨。至1997年，海南省累计生产干胶300多万吨，为国家替代进口节约外汇40多亿美元！

　　1951年9月，国务院决定在云南建立我国第二个橡胶基地，对云南省西双版纳等地开始了橡胶宜林地的勘察工作。

　　1951年-1952年，新中国农业部林业公司司长何康和著名植物学家蔡希陶骑马考察云南，提出发展我国橡胶业的大胆设想和可行性方案，周恩来总理和陈云副总理亲自听取何康汇报，果断地拍板决策。

　　1952年，中央发出指示，开辟云南橡胶垦殖区。1953年2月建立云南垦殖局，由原西南农业部副部长屈健出任局长。

　　1953年初，中苏专家联合考察云南橡胶宜林地结束，在最佳宜林地的论证会上，苏联和中国的大多数专家都认为德宏州是最佳的橡胶种植区，但著名植物学家蔡希陶坚持真理，据理力争，力排众议，认为西双版纳才是最佳的橡胶种植区。多年以后，事实证明蔡老的观点是正确的。

　　1955年4月，中国人民解放军13军37师、39师和军直单位的1697名官兵转业，并携带部分轻武器，在勐海县建立了西双版纳最早的国营橡胶农场--黎明农场。

　　1956年3月、12月和1957年1月，在叶剑英元帅的部署下，华南垦殖区的大批干部和技术工人抽调到云南边疆，随后开展了热火朝天的国营橡胶农场建设工作，先后共建立了10个县级国营橡胶农场。

　　1987年，西双版纳州的民营橡胶有了较大的发展，总面积达40.4万亩。

　　1994年，西双版纳州垦区橡胶单产达到国际领先水平，当年共76万亩橡胶林开割，总产干胶76624.5吨，平均亩产突破110公斤大关，达到113.16公斤，与世界干胶亩产量最高国——赤道非洲的科特迪瓦并驾齐驱。

　　近年来，西双版纳州垦区橡胶有了较大的发展，至1999年，全州橡胶园面积达214.77万亩，年产干胶达13.5783万吨，不愧为中国的第二个橡胶基地。

　　1981年2月8日至4月16日，包括我国专家郑学勤在内的世界上11个国家的橡胶专家的橡胶专家组成探险队，考察巴西亚马逊河腹地，采集高产橡胶芽条和种子，这是一次人类为发展橡胶事业，在100年后重返亚马逊原始森林的壮举。

　　1982年，我国北纬8-24度地区大面积植胶成功，获国家创造发明一等奖；

　　1986年，中国科学院西双版纳热带植物园研制成功的胶茶人工群落混农林模式在我国热区大面积推广，并获得中国科学院科技进步一等奖。此混农林模式是科研人员在对热带雨林植物群落深入研究的基础上提出的，它采用乔木橡胶和灌木大叶茶，这两种习性有较大差异的经济植物组成较协调的人工群落，提高了土地利用率及群落生产力，降低了橡胶寒害、风害，减少了茶叶的主要害虫（小绿叶蝉）的危害，降低了水土流失，提高了土壤肥力，改善了群落小气候，增强了群落稳定性。

　　1987年3月何康、黄宗道等主编的《热带北缘橡胶树栽培》出版，中国在橡胶的组织培养等方面居于世界领先地位。

　　进入新世纪以来，整个世界的发展日新月异，突飞猛进，人类与橡胶的关系更是日益密切，甚至“不可一日无此君也”！

　　橡胶，这大自然的绿色精灵；橡胶，这人类的绿色神话。整个人类将以无比崇敬的心情记住它白色乳汁里流淌的传奇故事；以无比感激的心情记住它对人类的不可磨灭的巨大贡献。

　　橡胶树为大戟科多年生乔木，是一种典型的热带雨林树种，因其每一小根叶柄上总是着生三个叶片，所以又有三叶橡胶树之称。原产于南美洲巴西亚马逊河流域，南纬0-5度7000万平方公里的冲积平原和热带雨林中。其生态习性：喜高温、高湿、静风。

　　在西双版纳，每年4--11月天气暖和，多雨，为橡胶树开割期；12月--次年3月天气偏凉，干燥，为橡胶树停割期，不能割胶。割胶的季节里，每天清晨五点钟左右，割胶工人便头顶胶灯，身背胶篓，带着三棱形刀口的胶刀走进橡胶林里割胶；上午九五点钟左右，大多数胶工即可割胶完毕，任由橡胶树自己流淌胶乳；中午十一点钟左右，割胶工人回收胶乳，并用胶桶将胶乳挑回来，然后有专人用带有铝罐子的运胶车将胶乳运到橡胶加工场。走进橡胶林里仔细看一看，原来，割胶和收胶是这样的：在橡胶树身约一米高的位置用胶刀割开一条与树身平行、与地面垂直的割口，叫垂线，再以垂线为基点，环绕树身斜向上或斜向下割出一条斜线，约为树干横截面周长的二分之一，叫割线，多条割线合称割面。这样，胶乳就会沿着割线流下来。在割线的末尾处钉得有一条长约十公分，宽约三公分的铝制凹槽，叫胶舌。在胶舌的下方有一根平放着的绕成“8”字形的铁丝，但这个“8”字一头大，一头小，大的一头开口，钉在树身上，小的一头上放着一个小瓷碗，这根铁丝叫胶架，这个小瓷碗一般称作胶杯。这样，胶乳就会顺着胶舌流到胶杯里。因为胶乳粘性较强，所以收胶时，割胶工人还会用一个有木柄的半圆形塑料片（也叫胶刮子）在胶杯里刮一下，这样胶乳才会收得干净，不浪费。其实，割胶是一项技术性很强的工作，割胶时，割胶工人的手、眼、脚必须互相配合得十分协调，手要有节奏轻重适度地推进胶刀，脚要随之跟进，眼要盯准割线，而且胶刀割进橡胶树皮的深度必须把握得相当准确，如太深，会伤到树干，如太浅，则胶乳不会流出来，或流出来的很少，经验丰富的割胶工人往往能把握住相当于一根头发丝粗细的深度。胶乳送到橡胶加工场后，经过滤、凝固、硬化、压片、切片、烘烤、粉碎等工序加工，就可得到橡胶初级产品烟胶或颗粒胶。

　　近年来，西双版纳州的旅游业日益兴旺，生机勃勃，割胶技术表演也成了其中的一个新兴观赏项目，割胶工人那精湛绝伦的技艺，行云流水般的刀法往往博得游客的一片叫好和喝彩。橡胶树的种子与拇指一般大小，表壳坚硬光滑，棕色并带有千变万化的花纹，当地人往往捡拾回来后制作成各种各样的装饰品，然后放在旅游商品市场里出售，也颇受中外游客的青睐。数千年来，西双版纳的十多个少数民族与热带雨林朝夕相处，衣食住行都与之息息相关，从而创造了丰富灿烂、绚丽多彩的民族森林文化，对植物的利用也几乎达到了得心应手、左右逢源、驾轻就熟，甚至登峰造极的地步。一片简单的树叶就可以是一件极好的乐器，就可以吹奏出百般宛转、缠绵悱恻的民间曲调。虽然橡胶树并不是西双版纳的原产树种，但橡胶树叶以其光滑、无毒、弹性好、柔韧适度、翠绿美观等多种优良特性，已日渐成为西双版纳地区的树叶吹奏艺人们的首选佳品。

　　不言而喻，枝繁叶茂、浓荫匝地的橡胶林早已成为西双版纳的一道美丽的风景线，但在停割期里经历着落叶、长新叶的橡胶林才是最美的风景。停割以后，一山山绿色的橡胶树叶开始逐渐变色，或红，或黄，或棕色，或几色相间，远远望去令人感觉真是美不胜收，目不暇接，甚至有人曾说，西双版纳红色的橡胶树叶完全可以与北京的香山红叶相媲美。更美的是开始落叶后的橡胶林，由少到多，变色后的橡胶树叶逐渐落下，由多到少，秃光的橡胶树枝逐渐露出。远眺那一山山的橡胶林，或红或黄，或多或少的树叶仍留在枝头，似秋意沉沉的中国枯山水画，颇有北国深秋的韵味和诗意；又象古朴精致的西洋风景油画，层次丰富，意味深远。也许，人类的语言根本就无法形容、描绘大自然的这一杰作吧！

　　橡胶树啊！历经千刀万割的橡胶树，以自己的血液和乳汁哺育着人类现代文明，为千千万万的黎民百姓的衣食住行无私地奉献着自己的一切！

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