天然橡膠介紹

天然橡膠（Natural Rubber, NR）是從橡膠樹（Hevea brasiliensis） 乳液中提取的高分子聚合物，其化學本質為順式-1,4-聚異戊二烯（cis-1,4-polyisoprene）。作為橡膠工業的基石，它憑借獨特的分子結構賦予材料高彈性、強機械性能及自補強特性，但也存在耐老化性差、耐油性不足等局限。以下是系統性解析：

一、來源與制備工藝

1. 采集過程

   • 割膠：在橡膠樹樹皮上斜切V型切口，乳白色膠乳（含橡膠烴30–40%）流入收集杯。

   • 凝固處理：

     • 酸凝固法（主流工藝）：加入甲酸/乙酸（pH=4–5），破壞膠粒電荷穩定性使橡膠凝固。

     • 生物凝固法：微生物發酵分解糖類產酸（如馬來西亞乳清凝固法），更環保但效率低。

   • 造粒與干燥：凝塊經壓縐、造粒后，110℃熱風干燥至水分≤0.8%，制成標準膠（如SVR 3L） 或煙膠片（RSS）。

2. 產量與產地

   • 全球年產量約1400萬噸（2023年），泰國、印尼、越南占70%+；

   • 單棵樹年產干膠3–5kg，經濟壽命約25年。

二、分子結構與核心特性

三、工業應用與改性方向

1. 核心應用領域

• 輪胎制造（占NR消費量70%+）：利用高彈性與抗撕裂性（如胎側膠配方：NR/BR并用，撕裂強度≥40kN/m）；

• 抗震制品（橋梁支座、建筑隔震墊）：高阻尼特性吸收振動能量；

• 醫用手套/避孕套：純凈度高（蛋白殘留≤200μg/g），生物相容性好。

2. 關鍵改性技術

四、可持續發展挑戰與創新

1. 供應風險

   • 單一種植依賴：99%商業NR來自橡膠樹，易受病害（南美葉疫病）及氣候威脅；

   • 替代資源開發：

     • 蒲公英橡膠草（Taraxacum kok-saghyz）：溫帶可種植，橡膠含量5–10%；

     • 銀膠菊：耐旱灌木，橡膠含量1–3%。

2. 環保升級

   • 無氨保存技術：硼酸+月桂酸替代氨水，減少水體污染；

   • 生物凝固推廣：降低COD排放（從酸凝固的10,000mg/L降至2000mg/L）。

   
   

總結

天然橡膠是生物合成的高性能彈性體，其不可替代性源于：

• 熵彈性（優于多數合成橡膠的動態性能）；

• 應變誘導結晶（賦予自補強性）；

• 可再生屬性（碳足跡僅為合成橡膠的1/3）。
  未來發展方向聚焦于基因育種提升產量、環氧化/氫化改性拓展耐介質性，以及替代植物源開發，以應對環境與供應鏈的雙重挑戰。