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本文采用自然微生物凝固法、白糖(或淀粉)加速微生物凝固法和辅助微生物凝固法制备了系列微生物凝固天然橡胶(MCNR),系统考察了凝固熟化时间、白糖(或淀粉)用量、辅助生物凝固剂用量和胶乳凝固浓度等因素对微生物凝固胶基本性能的影响规律。采用红外光谱仪(FTIR)对微生物凝固天然橡胶的化学结构进行了分析,用硫化仪研究了微生物凝固胶的硫化特性,用热重分析仪(TGA)对微生物凝固胶的热稳定性进行了分析,并用动态热机械分析仪(DMA)测定微生物凝固胶受到周期性应力时的热力学反应。
实验结果表明:微生物凝固胶生胶及硫化胶的力学性能均高于酸凝固天然橡胶。几种微生物凝固方法中,采用辅助生物凝固的天然橡胶力学性能最好,当白糖用量为0.6%,辅助生物凝固剂用量为0.12%时,其300%定伸应力为1.49MPa,拉伸强度达到27.43MPa,撕裂强度达到37.74KN/m,分别比对照的酸凝固样品高出52.04%,45.21%和70.31%,微生物凝固胶表现出的优异性能与凝固过程微生物的蛋白质代谢有关。微生物凝固胶的氮含量(对应于蛋白质含量)均低于酸凝固胶。
硫化特性实验表明,微生物凝固胶的T1、T2和Tc90显著低于酸凝固胶,而其硫化速率指数(Vc)、转矩增大速率(VM)以及最大转矩(VH)均明显高于酸凝固胶,这是微生物凝固胶的显著特点。
红外光谱分析表明,微生物凝固工艺与酸凝固工艺所制备天然橡胶的化学结构基本一致。动态力学分析表明,微生物凝固胶硫化胶的储能模量(E)在-80℃以下时显著高于酸凝固胶,随着温度升高,两种天然橡胶的储能模量显著下降,当温度高于-50℃以上时,两种天然橡胶的储能模量基本相同;在0℃和65℃时,微生物凝固胶的损耗因子tanδ均小于酸凝固胶,表明其滚动阻力较小,生热低,但抗湿滑性能也稍下降。