近日，中国热科院加工所在天然橡胶长链支化及分子网络结构表征方面取得新的进展。采用流变学的分析方法研究了商用全乳胶、风干胶和20号标准胶的生产工艺制备的生胶样品，并通过数据处理和建模获得的粘弹特性参数来评估其分子支化及网络缠结水平，从而建立一种监测和评估天然橡胶生胶质量的方法。

　　天然橡胶优异的机械性能归因于其独特的网络结构，然而同一批的次田间乳胶由于不同的加工工艺而表现出显著的性能差异。商用天然橡胶通过杂质、灰分、挥发分、可塑性和门尼粘度等指标来保证其质量。这些参数无法反映生胶的分子网络结构，因此无法保证产品加工的一致性以及最终的质量。研究分析了三种生胶样品与的线性、非线性粘弹行为以及应力松弛，并与线性聚异戊二烯橡胶（IR）进行对比。采用大幅振荡剪切下应力曲线的三次相对谐波（I3/1）、相位角（δn）和第一、第二个四分之一周期积分比（Q1/Q2）作为样品的非线性指标。通过将这些值与流动活化能和特征松弛时间相结合，发现自然凝固的生胶样品比酸凝固的样品具有更高的长链支化和缠结水平，从而形成致密的网络结构，因此呈现出较高的弹性模量、门尼黏度和凝胶含量。研究还证实热风干燥会导致分子链降解，使生胶样品表现出与IR橡胶相似的非线性粘弹性行为。

图1. 100℃，频率为0.1Hz时，IR与生胶样品的第一谐波模量1' 和1'' 随应变幅值的变化情况。

图2. (a) 应变幅值为1000% 时IR和生胶样品的剪切应力波形图；(b) 沿时间坐标平移后的半周期剪切应力图。

　　相关研究成果以“Rheological analysis of network structure of raw natural rubber prepared by different processing techniques”为题在线发表于《Polymer Testing》。中国热科院加工所王蕊副研究员为文章第一作者，彭政研究员为通讯作者。该研究得到海南省重点研发计划、广东省自然科学基金和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项项目资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2024.108608