[科普中國]-天然橡膠

簡介

通常我們所說的天然橡膠，是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以順-1，4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其橡膠烴（順-1，4-聚異戊二烯）含量在90%以上，還含有少量的蛋白質、脂肪酸、糖分及灰分等。1

歷史1492年遠在哥侖布發(fā)現(xiàn)美洲大陸以前，中美洲和南美洲的當?shù)鼐用褚验_始利用。

1736年直到1736年，法國才在世界上首次報道有關橡膠的產地、采集膠乳的方法和橡膠在南美洲當?shù)氐睦们闆r，使歐洲人開始認識天然橡膠，并進一步研究其利用價值。

1839年此后又經過了100多年，直到1839年美國人固特異（C.Goodyear）發(fā)現(xiàn)了在橡膠中加入硫黃和堿式碳酸鉛，經加熱后制出的橡膠制品遇熱或在陽光下曝曬時，才不再像以往那樣易于變軟和發(fā)粘，而且能保持良好的彈性，從而發(fā)明了橡膠硫化，至此天然橡膠才真正被確認其特殊的使用價值，成為一種其重要的工業(yè)原料。

1888年英國人鄧錄普（J.B.Dunlop）發(fā)明了充氣輪胎，促使汽車輪胎工業(yè)飛躍地發(fā)展，因而導致耗膠量急劇上升。

1876年英國人威克姆（H.Wickham）從巴西馬遜河口采集橡膠種子，運回英國皇家植物園播種，并在錫蘭(斯里蘭卡)、印度尼西亞、新加坡試種，均取得成功。此即為巴西橡膠樹在遠東落戶的開端。從此，栽培橡膠業(yè)發(fā)展非常迅速。1997年世界天然橡膠產量已高達624.7萬噸。

新中國成立后中國農墾科技工作者通過科學實踐，打破了國外近百年來所謂15°以北是巴西橡膠樹種植“禁區(qū)”的定論，成功地在北緯18°以北至北緯24°的廣大地區(qū)種植巴西橡膠樹，并獲得較高的產量。1996年天然膠產量已達到42萬噸，成為世界第五大天然膠生產國。2

戰(zhàn)略地位國務院辦公廳于2007年印發(fā)了《關于促進我國天然橡膠產業(yè)發(fā)展的意見》(國辦發(fā)[2007]10號)，進一步明確了'天然橡膠是重要的戰(zhàn)略物資和工業(yè)原料'的戰(zhàn)略定位，肯定了我國天然橡膠產業(yè)所做出的重大貢獻，指出了當前我國天然橡膠產業(yè)發(fā)展中存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，提出了今后發(fā)展我國天然橡膠產業(yè)的指導思想、基本原則、發(fā)展目標和具體措施。

《意見》明確提出到2015年，我國國內天然橡膠年生產能力要達到80萬噸以上，境外生產加工能力達到60萬噸以上的目標。《意見》為我國天然橡膠產業(yè)的快速健康發(fā)展明確了前進的方向、創(chuàng)造了良好的環(huán)境、開辟了廣闊的工作空間，這是新時期指導我國天然橡膠產業(yè)發(fā)展的一部劃時代的綱領性文件，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。2

特性分布橡膠樹原產于巴西亞馬遜河流域馬拉岳西部地區(qū)，現(xiàn)已布及亞洲、非洲、大洋洲、拉丁美洲40多個國家和地區(qū)。種植面積較大的國家有：印度尼西亞、泰國、馬來西亞、中國、印度、越南、尼日利亞、巴西、斯里蘭卡、利比里亞等。我國植膠區(qū)主要分布于海南、廣東、廣西、福建、云南，此外臺灣也可種植，其中海南為主要植膠區(qū)。

常綠喬木，有乳狀汁液。直根系，三出復葉，革質全緣?；▎涡?，雌雄同株，圓錐花序。果實為蒴果，種子橢圓形。巴西橡膠樹有較大的變異性和適應性。適于年平均溫度26～27℃，而且沒有15℃以下絕對最低溫度；年降雨量2500mm以上，分布均勻；年平均相對濕度80%以上；土層深1m以上，表層20～30cm含有機質3%以上，土壤pH5～6，土壤質地以壤質土最好，地下水位1.5～2m以上；海拔高度一般300m以下，無大風的地區(qū)種植。

天然橡膠采自植物的汁液，雖然世界上有2000多種植物可生產天然橡膠，但大規(guī)模推廣種植的主要是巴西橡膠樹。采獲的天然橡膠主要成分是順式聚異戊二烯，具有彈性大、定伸強度高、抗撕裂性和耐磨性良好、易于與其它材料粘合等特點，廣泛用于輪胎、膠帶等橡膠制品的生產。巴西橡膠樹喜高溫、高濕、靜風、沃土，主要種植在東南亞等低緯度地區(qū)。受自然條件制約，我國僅海南、廣東、云南等地氣候條件可以種植，可用面積約1500萬畝，已種植1400萬畝左右，年產量在60萬噸左右。2

成分世界上約有2000種不同的植物可生產類似天然橡膠的聚合物，已從其中500種中得到了不同種類的橡膠，但真正有實用價值的是巴西三葉橡膠樹。橡膠樹的表面被割開時，樹皮內的乳管被割斷，膠乳從樹上流出。從橡膠樹上采集的乳膠，經過稀釋后加酸凝固、洗滌，然后壓片、干燥、打包，即制得市售的天然橡膠。天然橡膠根據(jù)不同的制膠方法可制成煙片、風干膠片、縐片、技術分級干膠和濃縮膠乳等。

標準橡膠或顆粒膠，是20世紀60年代發(fā)展起來的天然橡膠新品種。以前，通用的煙片、縐片、風干片這幾種傳統(tǒng)產品不論在分級方法、制造方法上都是束縛著天然橡膠的發(fā)展。因此，馬來西亞于1965年開始實行標準橡膠計劃，在使用生膠理化性能分級的基礎上發(fā)展了顆粒橡膠的生產。標準橡膠是指按機械雜質、塑性保持率、塑性初值、氮含量、揮發(fā)分含量、灰分含量、顏色指數(shù)等理化性能指標進行分級的橡膠。標準橡膠包裝也比較先進，一般用聚乙烯薄膜包裝，并有鮮明的標識，包的重量較小，易于搬動。馬來西亞包裝重為33.3kg，我國規(guī)定為40kg。

標準膠的分級較為科學，所以這種分級方法很快為各主要天然橡膠生產國以及國際標準化機構所接受，并先后制定了標準膠的分級標準。這些標準大體相同，但又不完全一致。例如ISO2000規(guī)定分五個等級，我國的標準GB8081—87，規(guī)定有四個等級。1

物理性質一般為片狀固體，相對密度0.94，折射率1.522，彈性模量2～4MPa，130～140℃時軟化，150～160℃粘軟，200℃時開始降解。常溫下有較高彈性，略有塑性，低溫時結晶硬化。有較好的耐堿性，但不耐強酸。不溶于水、低級酮和醇類，在非極性溶劑如三氯甲烷、四氯化碳等中能溶脹。1

自然屬性通常我們所說的天然橡膠，是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以順-1，4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其橡膠烴（順-1，4-聚異戊二烯）含量在90%以上，還含有少量的蛋白質、脂肪酸、糖分及灰分等。

天然橡膠的物理特性。天然橡膠在常溫下具有較高的彈性，稍帶塑性，具有非常好的機械強度，滯后損失小，在多次變形時生熱低，因此其耐屈撓性也很好，并且因為是非極性橡膠，所以電絕緣性能良好。

天然橡膠的化學特性。因為有不飽和雙鍵，所以天然橡膠是一種化學反應能力較強的物質，光、熱、臭氧、輻射、屈撓變形和銅、錳等金屬都能促進橡膠的老化，不耐老化是天然橡膠的致命弱點，但是，添加了防老劑的天然橡膠，有時在陽光下曝曬兩個月依然看不出多大變化，在倉庫內貯存三年后仍可以照常使用。

天然橡膠的耐介質特性。天然橡膠有較好的耐堿性能，但不耐濃強酸。由于天然橡膠是非極性橡膠，只能耐一些極性溶劑，而在非極性溶劑中則溶脹，因此，其耐油性和耐溶劑性很差，一般說來，烴、鹵代烴、二硫化碳、醚、高級酮和高級脂肪酸對天然橡膠均有溶解作用，但其溶解度則受塑煉程度的影響，而低級酮、低級酯及醇類對天然橡膠則是非溶劑。1

天然橡膠微觀結構天然橡膠的結構主要是大分子的鏈結構，分子量及其分布和聚集態(tài)結構，天然橡膠的大分子鏈結構單元是異戊二烯，大分子鏈主要是由聚異烯構成的，橡膠中含量占百分之九十七以上，其分子鏈上有醛基，每條大分子鏈上平均有一個，正是醛基在發(fā)生縮合或與蛋白質分解產物發(fā)生反應形成支化，交聯(lián)，使得橡膠貯存中粘度增加，天然橡膠大分子鏈上還有環(huán)氧基的，比較活躍。

天然膠的大分子末端推斷一般為二甲基烯丙基，另一端為焦磷酸酯基，端基，分子鏈的醛基以及聚合的元素都很少，在天然橡膠的分子量及其分布方面，其分子量的范圍較寬，據(jù)國外報道，絕大多數(shù)分子量在三萬個左右，天然的生膠，混煉膠，硫化膠的強度都比較高，一般天然橡膠強度可達三兆帕。

天然橡膠的機械強度高主要原因在于它是自補強橡膠系列，當拉伸時會使大分子鏈沿應力方向取向形成結晶，晶粒分無定形大分子中起到了補強作用，未進行擴張的強度同樣高的原因為其內部結構中微小粒子的緊密凝集而致。1

品種分類天然橡膠按形態(tài)可以分為兩大類：固體天然橡膠（膠片與顆粒膠）和濃縮膠乳。在日常使用中，固體天然橡膠占了絕大部分的比例。

膠片按制造工藝和外形的不同，可分為煙片膠、風干膠片、白皺片、褐皺片等。煙片膠是天然橡膠中最具代表性的品種，一直是用量大、應用廣的一個膠種，煙片膠一般按外形來分級，分為特級、一級、二級、三級、四級、五級等共六級，達不到五級的則列為等外膠。

顆粒膠（即標準膠）是按國際上統(tǒng)一的理化效能、指標來分級的，這些理化性能包括雜質含量、塑性初值、塑性保持率、氮含量、揮發(fā)物含量、灰分含量及色澤指數(shù)等七項，其中以雜質含量為主導性指標，依雜質之多少分為5L、5、10、20及50等共五個級別。

我國期貨交易市場上海期貨交易所天然橡膠合約的交割等級為國產一級標準膠SCR5和進口煙片膠RSS3，其中國產一級標準膠SCR5通常也稱為5號標準膠，執(zhí)行國家技術監(jiān)督局發(fā)布實施的天然橡膠GB/T8081～1999版本的各項品質指標。進口煙片膠RSS3執(zhí)行國際橡膠品質與包裝會議確定的“天然橡膠等級的品質與包裝國際標準”（綠皮書）（1979年版）。1

主要用途由于天然橡膠具有上述一系列物理化學特性，尤其是其優(yōu)良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，并且，經過適當處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質，所以，具有廣泛用途。例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松緊帶；醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)所用的外科醫(yī)生手套、輸血管、避孕套；交通運輸上使用的各種輪胎；工業(yè)上使用的傳送帶、運輸帶、耐酸和耐堿手套；農業(yè)上使用的排灌膠管、氨水袋；氣象測量用的探空氣球；科學試驗用的密封、防震設備；國防上使用的飛機、坦克、大炮、防毒面具；甚至連火箭、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等高精尖科學技術產品都離不開天然橡膠。1

性能現(xiàn)代科學研究結果已經證明，普通的天然橡膠是異戊二烯聚合而成。

（1）天然橡膠的化學性質 天然橡膠是不飽和橡膠，容易與硫化劑發(fā)生硫化反應（結構化反應），溴與氧、臭氧發(fā)生氧化、裂解反應，與鹵素發(fā)生氯化、 化反應，在催化劑和酸作用下發(fā)生化學反應等。

但由于天然橡膠是高分子化合物，所以它具有烯類有機化合物的反應特性，如反應速度慢，反應不完全、不均勻，同時具有多種化學反應并存的現(xiàn)象（如氧化裂解反應和結構化反應）等。

在天然橡膠的各類化學反應中，最重要的是氧化裂解反應和結構化反應。前者是生膠進行塑煉加工得理論基礎，葉酸橡膠老化的原因所在；后者則是生膠進行硫化加工制得硫化的理論依據(jù)。而天然橡膠的氯化、環(huán)化、氫化等反應，則可應用于天然橡膠的改性方面。

（2）天然橡膠具有優(yōu)異的綜合物理機械性能 天然橡膠在常溫下具有很好的彈性。這是由于天然橡膠分子鏈在常溫下呈無定形狀態(tài)，分子鏈柔性好的緣故。其密度為0.913g/cm，彈性模量為2-4MPa，約為鋼鐵的三萬分之一，而伸長率為鋼鐵的300倍，最大可達1000%。在0-100度范圍內，天然橡膠的回彈性可達到50%-85%以上。

（3）熱老化天然橡膠常溫為高彈性體，玻璃化溫度為-72度，受熱后緩慢軟化，在130-140度開始流動，200度左右開始分解，270度劇烈分解。

（4）耐介質性 介質是指油類、液態(tài)的化學物質等。天然橡膠不耐環(huán)己烷、汽油、苯等介質，不溶于極性的丙酮、乙醇等，不溶于水，耐10%的氫氟酸，20%鹽酸，30%硫酸，50%的氫氧化鈉等。不耐濃強酸和氧化性強的高錳酸鉀、重酸鉀等。

（5）良好的加工工藝性能 天然橡膠由于相對分子質量高、相當分子質量分布寬，分子鏈易于斷裂，再加上生膠中存在一定數(shù)量的凝膠分子，因此很容易進行塑煉、混煉、壓延、壓出、成型等。1

相關資料運輸保管裝載橡膠的船舶、船艙要清潔、干燥，艙內管系， 污水溝暢通，艙蓋嚴密。

裝船時，橡膠要與艙內的金屬部分用墊物隔開墊艙物料應有清潔、干燥且完整無破碎現(xiàn)象。

生產國生產國：中國、越南、馬來西亞、泰國、印尼

發(fā)展狀況2012年上半年至今，國內橡膠行業(yè)主要經濟指標繼續(xù)保持小幅增長，主要橡膠產品產量增幅呈現(xiàn)持續(xù)向好的趨勢，行業(yè)制品出口交貨值增幅較上月略有回落，行業(yè)效益狀況繼續(xù)保持向好的態(tài)勢。

數(shù)據(jù)顯示，2012年至今，中國橡膠制品業(yè)完成工業(yè)產值同比增長6.47%，綜合外胎產量同比增長2.59%，其中子午線輪胎產量同比增長3.13%，全鋼子午胎產量同比增長6.55%，子午化率達87.23%，同比提高0.46個百分點。

同時，全行業(yè)實現(xiàn)銷售收入同比增長6.26%，庫存同比增加7.06%，環(huán)比減少0.12%。完成出口輪胎交貨值同比增長11.29%，出口率（值）為34.23%，與上年同比增長1.48個百分點。出口輪胎交貨量同比增加5.87%，出口率（量）為42.83%，與上年同比上升1.32個百分點。

上漲可能天然橡膠的價格不會有所降低，反而價格上漲的可能性是非常大的。雖然受到技術上頸線的壓制，但是后市的力量還是比較強大的，據(jù)相關人士，推測，滬膠上行的可能性還是比較大的。

輪胎企業(yè)出口具備****成本優(yōu)勢

當橡膠上游價格陷入下跌困境時，下游輪胎盈利能力卻在增長。自相關優(yōu)惠政策取消后，乘用車銷量受整體經濟放緩影響增長乏力，輪胎生產企業(yè)開工率下降。而橡膠是輪胎的主要原材料，全鋼輪胎所使用的橡膠占比約為40%—50%，需求疲軟導致輪胎價格下跌的同時更對其上游的原材料價格產生沖擊。據(jù)測算，當橡膠價格下跌40%時，國內卡客車車胎的銷售成本約下跌27%，在輪胎價格降幅低于成本降幅的情況下，輪胎企業(yè)仍在下游需求不旺的局面下使盈利能力得到提升。并且輪胎企業(yè)還迎來美國特保案到期這一利好因素，使得輪胎企業(yè)在未來的開工率將出現(xiàn)一定提升，輪胎企業(yè)更具備出口的成本優(yōu)勢，提振橡膠的需求。

重卡****銷售有望企穩(wěn)

10月重卡銷量為4.4萬輛，環(huán)比增長1.9%，銷量連續(xù)兩個月穩(wěn)定在4萬輛之上，銷量出現(xiàn)企穩(wěn)回升態(tài)勢。由于重卡對橡膠的消耗量遠超于其他類型汽車，所以重卡的產銷數(shù)據(jù)一直是我們關注的重點。若重卡產銷出現(xiàn)回升勢頭，則能大幅度利好橡膠市場。

1—10月汽車廠商累計減庫存4萬輛，其中10月數(shù)據(jù)表明重卡產銷差值為2546輛，側面反映出廠商層面仍然維持較為謹慎的態(tài)度。但從7月開始，重卡的單月產銷差絕對值有明顯下降趨勢，顯示廠商庫存壓力有所減輕，終端需求有好轉跡象。經歷“金九銀十”的傳統(tǒng)消費旺季，重卡呈現(xiàn)企穩(wěn)回升態(tài)勢，銷量已基本見底，未來向下空間相當有限。國內重卡由于技術水平及工作環(huán)境限制，更新周期基本在3—5年，經歷了2009年與2010年重卡消費的井噴，已逐步進入更新高峰期，所以后市消費值得期待。

工業(yè)帶動經濟復蘇

從最新用電量增長數(shù)據(jù)可以看出，用電量增長將得到持續(xù)，顯示四季度經濟有望得到溫和復蘇。盡管9月工業(yè)生產和需求同時反彈，但用電量持續(xù)下滑主要受到去庫存因素的影響。10月煤炭、鋼鐵和水泥價格反彈，顯示去庫存過程減弱，工業(yè)生產擴大。同時基礎設施投資加大，造成重工業(yè)用電量大幅增加，自10月起單日煤炭消費量出現(xiàn)小幅提高，預示著用電增量將得到持續(xù)。因此，我們預計工業(yè)活動將進一步帶動經濟復蘇，四季度GDP有望溫和反彈。

從以上情況可以看出，天然橡膠的價格走勢具有上升的可能性。當前儲收膠及國內產區(qū)停割期臨近對市場起到較強支撐作用，滬膠主力兩周連續(xù)創(chuàng)新高，再加之 輪胎企業(yè)出口具備成本優(yōu)勢、 重卡銷售有望企穩(wěn) 、工業(yè)帶動經濟復蘇 三點因素，天然橡膠上行的可能性非常大。

天然橡膠塑煉的機械工藝要求

天然橡膠是生膠塑煉的主要膠種。用開煉機和密煉機進行塑煉均能獲得良好效果。用開煉機塑煉時，通常采用低溫（40-50℃）薄通（輥距0.5-1mm）塑煉法和分段塑煉法效果最好。用密煉機塑煉時，溫度宜在155℃以下，時間約在13min左右（視對可塑度要求而定）。塑煉時間增加，塑煉膠的可塑性隨之增大。但不要過煉，否則可塑性變得過高而使物理機械性能下降。

天然橡膠塑煉時，常加入促進劑M作塑解劑，來提高塑煉效果，促進劑M對開煉機塑煉和密煉機塑煉都適用。天然橡膠塑煉后，為使橡膠分子鏈得到松弛（俗稱恢復疲勞）和可塑性均勻，需停放一定時間（4-8h），才能供下道工序使用。

目前國內使用的天然橡膠主要品種有：國產煙片膠和標準膠，進口煙片膠和馬來西亞標準膠等。由于上述膠種的初始門尼粘度不同，欲獲得相同的可塑性，所需的塑煉時間當然不同。其塑煉時間的順序為：進口煙片膠>國產煙片膠>國產標準膠>馬來西亞標準膠。恒粘和低粘標準馬來西亞橡膠、充油天然橡膠、輪胎橡膠、易操作橡膠的初始門尼粘度較低（一般小于65），可不經塑煉直接混煉。2