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研究所，云南 景洪 666100）

近年來國內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膠乳的機械穩定度最高；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生膠的加工性能進行分析，結果表明：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。本研究針對云南省現普遍種植的云研77-2、云研77-4、PR107、GT1和RRIM600五個橡膠樹品系天然膠乳及其NR的性能進行分析，為云南省選育高產和優質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現普遍種植的云研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 干膠質量分數

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量分數。

1.2.2 理化性質

門尼粘度（Mv）采用優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行測定 第1部分：門尼粘度的測定》進行測試。

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的主要因素,還影響成土后期的土質演化過程。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，是多種因素共同作用的結果。

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》進行，試樣放入內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后進行塑性值測定，加速貯存48 h后進行門尼粘度值測定。

1.2.4 硫化特性

硫化特性按照GB/T 16584—1996《橡膠 用無轉子硫化儀測定硫化特性》進行測試，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節通用程序》和GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》進行測試。

2 結果與討論

2.1 干膠質量分數

在對天然膠乳的干膠質量分數影響因素的研究中，重點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、割膠頻率和化學刺激、環境因素、割膠時間。莫業勇等[8]的研究表明，由于橡膠樹割膠創傷、氣溫、濕度和橡膠樹生長物候條件因素的影響，無性系PR107膠乳的各生理參數呈現出明顯的季節性變化。

本研究4—11月各橡膠樹品系天然膠乳的干膠質量分數如表1所示。

表1 4—11月各橡膠樹品系天然膠乳的干膠質量分數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量分數較大，在氣溫最低的11月膠乳的干膠質量分數較小；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量分數呈現震蕩下降趨勢，云研77-2和PR107以及云研77-4膠乳的干膠質量分數分別在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量分數呈下降趨勢；GT1膠乳的干膠質量分數在5月時最大，達到0.404 5，且其隨季節變化波動最小；RRIM600膠乳的干膠質量分數在9月時最小，且其無明顯變化規律。5個橡膠樹品系膠乳中GT1膠乳的年均干膠質量分數最大，膠乳的年均干膠質量分數由大到小依次為GT1、RRIM600、PR107、云研77-4、云研77-2。

2.2 理化性質

各橡膠樹品系NR的理化性質如表2所示。

表2 各橡膠樹品系NR的理化性質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的各項理化性質均達到了GB/T 8081—2018《天然生膠 技術分級橡膠（TSR）規格導則》規定的質量要求，其中5個橡膠樹品系NR的雜質質量分數相同，均為0.000 1，氮、揮發分和灰分質量分數差異不大；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生交聯形成網狀結構，最終導致其逐漸硬化[9-10]；也有人認為NR的貯存硬化是由大分子鏈上的功能基團（羥基、內酯及環氧基）與蛋白質發生交聯反應所引起[11]，貯存硬化會使NR的加工性能降低，增加后續加工能耗。

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的定伸應力和拉伸強度較大，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量有關，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 結論

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

（2）5個橡膠樹品系NR的理化性質滿足GB/T 8081—2008規定的質量要求，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，利于保存和運輸。