微生物凝固天然橡胶中非胶组分的变化及其对橡胶性能的影响研究

天然橡胶（NR）中除了橡胶烃外还含有3-5%的非橡胶组分，这使NR具有优异的综合性能。通过系统深入研究微生物凝固NR过程中非橡胶组分的变化情况，以及由此产生的对NR分子结构和理化性能的影响规律，在NR宏观性能、微观分子结构与非橡胶组分变异之间建立起有机联系，深刻揭示非橡胶组分对NR性能影响的作用及机理，为我国NR产业结构调整和提高NR质量提供理论指导依据。同时，通过在合成橡胶中加入不同非橡胶成分模拟合成天然橡胶的探索，为人工合成天然橡胶奠定一定的研究基础。

天然橡胶（NR）是一种重要的战略物资，具有优异的综合性能，在很多领域具有广泛的使用。长期以来，我国天然橡胶的加工一直使用“氨保存、酸凝固”加工工艺，加工成本高、橡胶性能较低。本项目采用微生物凝固天然胶乳。重点研究了胶乳凝固专用微生物菌种的分离与培育，微生物凝固工艺条件优化；分离和测定天然橡胶中非胶组分，并研究其对天然橡胶结构与性能的影响；选择不同来源天然胶乳，研究其胶乳性能差异；研究微生物凝固天然橡胶分子结构以及物理化学性能。研究结果显示：从天然胶乳中分离出肠杆菌科克雷伯氏菌属NRC1与 NRC3、变形杆菌属NRC2三株细菌对天然胶乳具有很好的凝固效果；微生物凝固工艺制备的天然橡胶生胶氮含量、分子量和凝胶含量比酸凝固天然生胶高；门尼粘度和P0也比较高，相反其PRI值则较低，各项指标均优于国家标准。微生物凝固法促进了天然橡胶的硫化作用，硫化时间短，硫化胶的交联密度较高，磁化曲线随时间衰减的速率快。硫化胶力学性能明显提高。微生物凝固天然橡胶的热稳定性较好，但热氧稳定性比较差。随着贮存时间的增加，微生物凝固胶的分子量和凝胶含量逐渐增大，P0值随之增大，而PRI值则逐渐减小。天然橡胶非胶组分中，丙酮溶物的组成成分包括高级脂肪酸，高级脂肪酸酯，烯烃，醇及少量醛和酮/醚，这些物质的存在，对橡胶起到物理软化作用，改善橡胶的加工性能。天然橡胶非胶组分中的水溶物可分为水溶性小分子物质和水溶性蛋白质两类。水溶物含量约为2.4%，水溶性小分子物质的含量约为2.18%，水溶性蛋白质的含量约为0.22%。水溶性小分子物质主要组成为：C3H4N4O6，C7H14O6，C11H13N3O5，C11H20O7和C6H22N8，能够提高天然橡胶薄膜的拉伸强度和撕裂强度。在不同品系橡胶树产胶乳中，多倍体的总固体含量和干胶含量最高，PR107的灰分含量、杂质含量、丙酮溶物含量和挥发脂肪酸值均高于其他各品系；RRIM600的P0、门尼粘度、凝胶含量和分子量在各品系中最高。对于同一品系，不同数龄产胶乳成分差异较大。