谈橡胶粒子的形态学与表面化学
(2023-06-13 06:02:27)
在胶乳工艺的科学研究领域中,橡胶粒子的形态学,是一个重要课题。我们从微微观的角度去分析橡胶粒子的大小,经过多方面的研究,橡胶粒子最大为3微米,最小约橡胶粒子直径约为0.015微米,平均直径为0,5微米左右。约40%的胶粒直径在0,2微米以上,大部份粒子直径小于0,2微米,胶粒的形状利用紫外光显微镜观察确认,绝大多数是球形粒子。即使在新鲜胶乳状态下,也是由两个或更多个直径小得多的粒子构成,但群集的粒子之间没有真正的聚合。
橡胶粒子的结构可分为三部分:最外面的是一层吸附保护膜,由蛋白质及类脂构成,中间是一层固体或凝胶体组成的橡胶层,最内一层是粘绸状的液体橡胶。除外层之外,其它两层均为相同的异戊二烯聚合体。橡胶粒子在胶乳中不是静止的,而是在作无规则的布朗运动。这是胶体分散体系的一般特征。布朗运动可以使胶粒不下沉,保持胶乳具有动力穏定性,据显微攝影观察,在不加入其他化学物质时,最大橡胶粒子的平均速度为每秒2微米,在新鲜胶乳中的橡胶粒子运动速度更快。当加入碱类或金属盐类后,会显著降低了胶粒的运动速度。如加入足夠量的酸类,则可将橡胶粒子运动速度降低为零。这是由于金属离子或其它物质吸附在橡胶粒子的表面,从而使橡胶粒子的体积增加而引起的,如在胶乳中加入某些植物胶体,如藻酸胺类,也会引起胶乳中橡胶粒子的聚集,而发生膏化现象。
而橡胶粒子的表面化学也有它的特性,众所周知,天然胶乳是浓度珓高的悬浮体,只有在足够数量的乳化剂存在于橡胶粒子表面形成保护层时,胶乳才能保持稳定。而胶乳中吸附的蛋白质即起到这种作用。胶乳粒子表面蛋白质实际上是以"蛋白质磷脂"络合物存在的。这种憎水性的磷脂,接近橡胶粒子的组成部份,而亲水性的蛋白质和肥皂则形成外层,组成络合物,薄膜形成双层v甴于该络合物的存在,可以说明新鲜胶乳和存放胶乳之间的某些差别,当新鲜胶乳达到蛋白质等电v,它就慢慢潧稠,过一段时间,即能形成均匀的具有网状结构的凝块。反之,很难使以氨保存的胶乳获得均匀的加酸凝固。加酸后会立即产生胶凝,从而阻碍了酸的均匀分布。新鲜胶乳之所以能够熳熳凝固成v状结构的凝块,是同蛋白质磷脂络合物吸附层的定向排列有关。另一方面,由于氨保存的胶乳中含有碱性物质,能使蛋白质磷脂分裂,当磷脂物质进入乳清中,而保护层更完全由蛋白质组成,这就可以说明为什么新鲜胶乳中橡胶粒子的吸附界面层不易解吸,而氨保存的胶乳中蛋白质吸附层却很易解吸。
橡胶粒子的表面化学另一方面是金属组份,如钾,钠,钙,镁,铁等,处于溶解状态下能够影响胶乳的胶体性质。胶乳中的吸附作用并不是一个简单现象,它至少包括两个过程:一是金属阳离子被带负电荷的橡胶粒子表面所吸附,二是间接吸附。这就是说,金属以略解的形式结合在有机离子上,而有机离子本身又被强烈v吸附着,从而可以明白为什么碱釒属的吸附作用要比碱土金属弱得多的原因。因为碱金属的盐类比碱土金属更易解离。任何金属以其可溶性盐类加入到胶乳时,都可得到同样的结果。此外,对于没有吸附着皂类及蛋白质的橡胶粒子表面是否单纯由橡胶烃组成,尚待更深一步去探讨。
胶乳的橡胶粒子的形态学和橡胶粒子表面化学理论研究博大精深,是一个高分子领域的冷门学科,要靠我们去不断求索,从必然达到自然。
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