天然乳胶生物合成,合成乳胶的化学合成,二者究竟有多大区别?

人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。但是,萤火虫发出的冷光不仅具有很高的发光效率,而且一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高,瞬间秒人类的冷光源好几条街。这也是大自然值得我的敬畏的地方。


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同样,在乳胶用品上,人类也用各种化学材料和泡发技术模仿天然的乳胶,但这些材料在受压恢复速度、透气性,支撑性以及恒温方面都无法与天然乳胶的巧夺天工相匹敌。

天然乳胶,天然橡胶,其实就是一个东西。乳胶听着貌似高端些...橡胶为啥称为橡胶,因为有橡胶树的存在,尤其是三叶橡胶树-为橡胶而生的橡胶树,真所谓一代乳娘...

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1930年代时南美黄叶病大爆发,南美洲失去生产天然橡胶的主导地位,天然橡胶的生产重心向东南亚转移。

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天然乳胶-Natural Rubber Latex(是在含胶植物(橡胶树、橡胶藤、橡胶草等)中经生物合成、可循环再生的白色(少量呈黄色或黑色乳液)橡胶水基型分散体系乳液,含有橡胶烃(20-40%)、水(55-75%)(及少量的非橡胶物质(2%左右的蛋白质、类脂物、无机盐、糖类和灰分等)。


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天然乳胶成分中的重要成员-橡胶烃,化学名为聚异戊二烯。聚异戊二烯是天然乳胶物理性质和化学性质的根本,为什么天然乳胶的有高回弹性,因为聚异戊二烯具有慕林斯效应以及潘恩效应,这两个厉害的效应是应力应变的测试反应模型。

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▲截图自NR/SSBR并用胶疲劳微观机理的研究


但是,需要注意的是,聚异戊二烯是可以进行人工合成的,称之为合成天然橡胶。因为本身化学成分是一样的,所以在物理化学性能表现上是区分不了的,所以一般人也区分不了真假。

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现在你肯定会问,为啥合成天然橡胶就不好呢?同样是聚异戊二烯,能有啥区别呢?

嘿,还真有区别,区别就在这物质的生成上。天然乳胶是生物合成的,除了上述定义当中的物质是没有其他物质的。然而,合成天然橡胶的生成则不一样,主要有三种方法:

1)萃取法:将石油裂解制备乙烯的副产物 C5馏分用乙腈、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮萃取,可得纯的异戊二烯,此法已工业化。

2)脱氢法:将异戊烷脱氢制得。第一步在 540~610℃和微粒铝-铬催化剂作用下脱氢制得异戊烯;第二步将异戊烯在绝热固定床反应器中,于550~650℃和钙-镍磷酸盐型催化剂作用下脱氢,生成异戊二烯。

3)合成法:工业上可以用乙炔二聚法、异丁烯-甲醛二步法和乙炔-丙酮法合成异戊二烯。

人工合成的过程中:萃取法中的萃取溶剂;脱氢法中的原料-异戊烷;合成法中的原料,对人体都是有害的噢。对于人工合成来说,不管是采用哪种方案,输出中都会残留相应的原料或溶剂,没有100%的安全,这些化学品长期使用,是肯定存在问题的。合成天然乳胶的某些方案已经工业化,这也解释了为什么有些乳胶产品低价格


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但是,不可否认的是合成橡胶就和铝合金一样,多种材料的组合,形成不同的化学物理性质,在特定行业发挥着重要作用。可以将合成橡胶分为两大类:

1)通用橡胶:丁苯橡胶-最常见的通用合成橡胶,有些直接加入乳胶枕;顺丁橡胶-汽车外胎,异戊橡胶-牛b的外胎,乙丙橡胶-汽车内胎,包皮...;氯丁橡胶-拖拉机转动带;

2)特种橡胶:丁腈橡胶-耐油橡胶;硅橡胶、聚氨酯-安全套套等等;

至此,天然橡胶(乳胶)和合成橡胶的来龙去脉基本已经讲清楚了,天然乳胶也不是啥神秘物质,您觉得呢?

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