橡胶技术网-第二章-胶乳性质.-ppt

S。=
V
=
L 3n
=
L
（二）表面能 1.定义：在恒温恒压下形成新的表面所做的功为表面能。 F=ζ▪А F：表面能（单位为J） ζ ：比例系数，也称比表面能。单位为J/m²物理意义是 在一定的温度、压力和组成下，增加体系单位表面时， 体系表面自由能的增加。
表面能与分散度的关系 表面能与分散度成正比，与粒子大小成反比。 分散度大的，说明粒子越小,形成的新表面越多，表面能 就越大。
。
3.
动力学性质
布朗运动：在显微镜观察到，胶体粒子是连续的不规则 运动，这种胶体所特有的运动称为布朗运动。 产生的原因：其本质还是分子的热运动，是由于分散体 系中分散相粒子受周围介质分子不断碰撞的结果。粒子在 撞击的过程中，有些时候合力不等于零，就作永不停息的 运动。
布朗运动对胶体性质的影响 A.提高了动力学稳定性。 B.有降低溶胶的热力学稳定性趋势。 因为强烈的布朗运动使胶粒相互碰撞的次数增多而 不易于聚结，因此有降低热力学稳定性趋势。 但也不是碰撞就会聚结，而是有一定条件，即当 布朗运动所具有的动能大于胶粒间相互排斥的势能时， 胶粒便会相互聚结。
单位：㎝ˉ1
分散度与粒子大小的关系 分散度与粒子大小成反比关系，分散度越大，粒子愈细。 粒子数愈多，表面也相应增加。 对球状粒子来说：设半径为r㎝,粒子数为n.则分散度
S S。 = V = 4/3∏ r3n 4∏r²n = r 3
对于立方体来说：设边长为L㎝,粒子数为n.则分散度
S 6L² n 6
（二）橡胶粒子带电的原因 （1） 胶体粒子带电的原因 溶胶粒子带电的原因有三方面，即选择性吸附、表面分 子电离和同晶置换。 选择性吸附：溶胶粒子与介质之间存在巨大的界面，能有选 择的把溶液中的离子吸附到界面上来，如果吸附的正离子， 溶胶粒子带正电，吸附的是负离子，则溶胶粒子带负电。 表面分子电离：胶体粒子的表面分子在一定条件下能电离出 离子而使胶体粒子带电。如天然胶乳的橡胶粒子带电是属 于这个原因。
分散相 ：橡胶粒子和非橡胶粒子。
橡胶粒子：表面吸附蛋白质、类脂物等。 非橡胶粒子：包含FW粒子（脂肪、类脂物组成）、黄色体 （蛋白质、类脂物组成）、纤维状粒子（蛋白质组成）
离心机离心
天然胶乳和疏液胶体性质的比较
项目 疏液 胶体 粒子 晶核、小液滴、无定形碎 作用力 离子键、共价键、分子力 与介质亲和性 没有亲和性 相界面 多相、有界面 自由能 高 稳定性 热力学不稳定性 热力学电位 不随溶胶的PH变化 水化膜 较薄 粘度 小 浓度 小 凝胶含水量 极少 成膜性质 无成膜性 天然胶乳 高分子物形成的胶团 范德华引力 吸附蛋白质后有亲和性 多相、有界面 高 热力学不稳定性 随溶胶的PH变化 较厚 大（有结构粘度） 大 多 具有良好的成膜性
第二节 天然胶乳的胶体特性
一)天然胶乳的胶体特性 天然胶乳是组分复杂的橡胶——水基型分散体系，是疏液 胶体吸附亲液胶体后形成的一种特殊的胶体体系。 疏液胶体主要是橡胶烃 亲液胶体主要是蛋白质、类脂物等 固含量为30％～40％，橡胶粒径平均为1.06 微米。新鲜的天然乳胶含橡胶成分27％～41.3 ％(质量)、水44％～70％、蛋白质0.2％～4.5％、 天然树脂2％～5％、糖类0.36％～4.2％、灰分 0.4％。
橡胶粒子的大小、数量、结构对胶乳性质的影响
1. 对胶乳性质的影响 (1) 橡胶粒子大小 胶粒大、胶乳较稳定.胶粒小、胶乳不稳定. 原因:橡胶粒子大，表面能小，稳定性上升; 橡胶粒子大，表面结构较完整，保护能力就强，稳定性高; 橡胶粒子大，布朗运动相对弱些，胶粒碰撞相对小，稳定 性高。
（2）橡胶粒子数量 多：橡胶粒子数量多，其浓度高，稳定性差 少：橡胶粒子数量少，其浓度低，橡胶粒子间距离宽，互相碰 撞的机会少，稳定性高。
由F=ζ▪А知,在给定的体系中ζ是一个常数。那么表面能（F）与 表面积（A）成正比关系，由于一定量的物体，粒子越小， 说明粒子数越多，所形成的表面积就越大。所以A越大，意 味着分散度越大，表面能就越大。根据能量最低原则，体 系就越不稳定，有自动缩小表面积的趋势。
二、分散体系的几个稳定性的概念
分散体系 ：一种或几种物质分散在另一种物质中所组成的体系 稳定性： 分散体系保持分散度不变的性质。（即保持分散状， 不因重力作用而下沉或上浮，也不相互聚结）
三）橡胶粒子结构
1.结构分为三层：
（内层）溶胶层：能溶乙醚苯，由聚合度小、球状橡胶烃分子聚 集而成； （中间层）凝胶层：不溶乙醚，由聚合度大、支链、网状橡胶烃 分子聚集而成； （外层）保护层：保持胶粒稳定，由蛋白质和类脂物构成。 磷脂:不同品系的胶乳磷脂，几乎一样，不溶于丙酮；类脂物 中性脂：溶于丙酮，有甘油三酸脂、淄醇脂，不同品系的胶乳 中性脂几乎不同，所以其稳定性有异。
结论：数量多，粒子大，结构完整，分离效率高，所得 浓缩胶乳纯度较高，乳清离子强度较低，胶乳较稳定。
四）非橡胶粒子
（一）FW粒子（弗莱—威斯林粒子） （二）含纤维状粒子 （三）黄色体
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(三)黄色体 1. 黄色体的性质 稳定性低
1).胶乳加氨时，大部分黄色体分解，粘度降低。 2). 胶乳加水时，大部分黄色体膨胀而凝聚，粘度增高（乳清离 子浓度降低，粘性体吸收水分而膨胀）。 3).胶乳加入0.1mol/L NaCL时，黄色体几乎没有变化（保持渗透 平衡）。
C. 黄色体破裂后，流出物中的无机盐如钙离子，镁离子会压 缩双电层，使胶粒脱水，从而降低稳定性 D. 黄色体破裂因含等电点高的蛋白质在胶乳中带阳电荷，而 橡胶粒子带阴电荷，这样阴阳中和，稳定性降低
E.黄色体薄膜破裂后，残渣包围胶粒，引起胶乳凝固，稳定性 降低。
2
对制胶的影响
1) 对生产生胶的影响：黄色体含量高，胶乳的稳定性差从 而粘度大，酸水不易分离均匀，凝固操作困难。 措施： a. 分级凝固：先把稳定性低的黄色体凝固过滤，再凝固 b. 加漂白剂（二甲苯基硫醇、亚硫酸氢钠）
② 数量：数量小的凝固操作困难，数量多，凝固操作易，但 过多，凝固操作也困难. 因数量过多，浓度过大，粘度过高，酸水不易分散均匀。 ③ 结构：结构完态，凝固操作易，反之，则难。 结论：胶粒小，数量少，结构不完整，凝固操作难。 反之，凝固操作易．
2) 对离心分离浓乳的影响 ① 粒子大小：粒子大，分离效率高；粒子小，分离效率低。因： a 胶粒大，胶粒较稳定，不易在离心机的分离室中凝固，分离 效率高 b. 胶粒大，粘度低，胶粒与乳清分离较易，分离效率高； c. 胶粒大，相对密度较小，乳清与胶粒的密度差较大，分离效 率高
②数量：数量小，分离效率低。数量多，分离效率高。过多 分离效率反而降低，因粘度过高。在一定程度上表示胶乳的 浓度即干胶含量。数量小，干胶含量低，分离效率低，导致 经济上不合算。数量多，浓度高，分离效率高。干胶制成率 也高。 ③结构：结构完整即有保护层保护，有利于离心分离，分离 效率高。结构不完整，分离效率低. 因胶粒易在离心机中凝聚，停机清洗的次数也多。
三． 胶体溶液的概念及一般性质
（一）胶体溶液的概念：物质粒子在1-100nm范围内，分散 在介质中而形成的多相且具有一定稳定性的体系。称胶 体溶液，简称溶胶。 三个特征： 1. 高分散度 2. 多相 3. 具有一定的稳定性
（二）性质
① 丁道尔现象 产生的原因： 胶体粒子的大小小于入射光的波长，产生了光黄色体通常在割胶后很快就变坏，首先变化的 是黄色体的内含物，因粘附在薄膜的壁上而停止作布朗运动， 之后薄膜破裂，流体流入乳清中，其流出物中含有酸、无机盐、 等电点高的蛋白质、糖和酶等。这些物质都会降低胶乳的稳定 性。
黄色体含量高，胶乳稳定性低。 因为：A.黄色体本身稳定性低，会相互聚结，就把一些胶粒带进 来。 B.黄色体破裂后，流出物中的酸会降低胶乳的pH值，因黄 色体pH为5.5，薄膜破裂后，其低pH值进入胶乳中，从而降低 稳定性。
课堂思考：试分析天然胶乳的吸附？ 由于物质具有选择吸附与之组成有关的物质，即相 似相吸.所以说，胶乳中的蛋白质，类脂物是高度分散的 分子状态存于乳清中，属有机高聚物。而橡胶烃是许多异 戊二烯单体聚合而成的有机高聚物，这就为吸附与被吸附 创造了条件。另外，胶乳是一种分散度很高的多相体系， 橡胶粒子具有巨大的表面积。因此橡胶粒子与乳清的界面 上能发生显著的吸附作用。
2） 对离心分离浓乳的影响 黄色体含量高的胶乳，离心分离效率低。因： A.黄色体高，稳定性低，易在离心机分离室中凝聚，易发生 堵机，分离效率低 B.黄色体高，粘度高，橡胶粒子与乳清分离困难，分离效率 低 C.黄色体高，黄色体胶膜可溶于氨，生成磷酸镁铵含量高， 易堵机，分离效率降低。 D. 黄色体高，浓乳不洁白，纯度低，MST低 若能把黄色体分出后，再生产浓缩胶乳，则生产效率，产品 质量也会提高 方法：加氨使黄色体溶解
3）橡胶粒子结构 结构完整：有保护层保护，稳定性高，
结论：粒子大，数量少，结构完整，胶乳较稳定
橡胶粒子的大小、数量、结构对制胶工艺的影响 1) 对生产生胶的影响 ① 大小：橡胶粒子大，凝固好，粒子小容易产生局部凝 固。 因胶粒大，胶乳粘度低，酸水容易分散均匀，则凝固好。 胶粒小，胶乳粘度高，酸水不易分散均匀，则加酸产生局部 凝固。
溶液与胶体的丁达尔效应的比较
2. 电学性质
电泳现象：在外加电场的作用下，分散相定向移动的现象。 天然胶乳的橡胶粒子在外加电场的作用下，可看到胶粒均移 向阳极，说明橡胶粒子带阴电荷。 电学性质对溶胶性质的影响: 溶胶的电学性质表明胶粒是带电的，虽然粒子小，表 面能大。由于同电相斥的作用，提高了溶胶的热力学稳定 性。使溶胶具有一定的稳定性。
胶乳加氨后橡胶胶粒保护层的变化
1）蛋白质的水解
（加氨后）蛋白质 缓慢水解 氨基酸（非表面活性物质） → 全部进入乳清→胶粒保护层被破坏→降低胶粒稳定性。 氨是碱性物质，蛋白质在酸、碱条件下都会发生水解作用。 另外蛋白质也会发生变性作用。从而失去保护胶粒的 作用，降低胶乳的稳定性。