Статьи

Химический состав натурального латекса: ключевые компоненты и свойства

Некоторые полимеры встречаются в природе, другие создаются в лабораториях и на заводах. Натуральный латекс — это полимер, который производится растениями. Химический комплекс — это большая молекула, состоящая из множества более мелких соединений того же типа.

Пластичность или вязкость, эластичность и прочность на разрыв — ключевые характеристики натурального латекса. Он не устойчив к окислению, озонированию, нагреванию или расширению в масле из-за своей полярной природы и высокой концентрации ненасыщенных связей в молекуле. Чтобы повысить качество латекса, в него обычно добавляют наполнители с целью улучшения его свойств.

Источник натурального латекса

Натуральный латекс получают из текучего молочно-белого вещества, которое сочится из некоторых растений, когда их срезают. Например, одуванчики обыкновенные выделяют латекс, который можно увидеть, когда срезают их стебли. Несмотря на то, что существует более 200 растений, вырабатывающих латекс, почти 99% натурального каучука в мире производится из латекса, вырабатываемого одним видом деревьев, известным как HeveaBrasiliensis, также известным как каучуковое дерево.

Каучук состоит из полимеров изопрена с небольшим количеством других органических соединений в качестве примесей. Индийский каучук, латекс, амазонский каучук, каучо и каучук — некоторые из других его названий. Три крупнейших производителя натурального латекса в мире — Таиланд, Малайзия и Индонезия.

Химический состав и свойства

Натуральный латекс — это политерпен, состоящий из молекул изопрена, скрученных вместе в витую цепь. Эластичность обусловлена цис-расположением мономерных звеньев вдоль углеродных цепей.

В состав натурального латекса входит около 6% некаучуковых элементов, включая 2,2% белков, 3,4% липидов (жирных кислот), гликолипидов и фосфолипидов, а также 0,4% углеводов, помимо углеводородной фракции.

Каучук, который производят из латекса, состоит из атомов углерода и водорода. Каучук — это полимеризованная версия изопрена, который имеет химическую формулу. Его получают путем химической переработки латекса каучуконосных растений.

Свойства и применение латекса из натурального каучука делают его идеальным для определенных областей применения. Латекс из натурального каучука обладает высокой эластичностью, отлично восстанавливается при растяжении, сжимается и растягивается. Он хорошо работает при многократном растяжении или сжатии и восстановлении. Латекс из натурального каучука хорошо противостоит физическим нагрузкам, таким как износ, разрыв, истирание и усталость, и хорошо работает в широком диапазоне температур. Он также устойчив к воде, спиртам и некоторым химическим веществам.

Несмотря на то, что латекс является отличным выбором для многих областей применения, есть некоторые сферы, в которых лучше использовать другой материал. Натуральный латекс подвержен воздействию некоторых веществ, таких как жиры, масла и смазки, что делает его неподходящим для таких сфер применения, как промышленное уплотнение. Без надлежащих антиозонантов латекс из натурального каучука также уязвим к воздействию озона и атмосферным воздействиям. Кроме того, некоторые люди страдают от сильной аллергии на белки, содержащиеся в латексе. Данные о распространенности аллергии на латекс разнятся, но реакция может быть тяжелой. Поэтому в некоторых случаях риск аллергической реакции перевешивает преимущества использования натурального каучукового латекса.

Консерванты

Наиболее распространенным консервантом для латекса является аммиак. Теоретически, добавление 0,2% м/м аммиака является минимальной дозировкой, которая достаточно хороша для кратковременной защиты собранного латекса; однако 0,35-0,7% [м/м] безопасно для дальнейшей переработки. На практике свежий латекс просеивают в емкости для налива, а затем через него пропускают газообразный аммиак, чтобы получить минимальную концентрацию 1% по массе. Раннее добавление аммиака имеет решающее значение для поддержания оптимальных свойств латекса или каучука на следующих стадиях переработки.

Аммиак действует не только как биоцид, но и как щелочь, усиливает отрицательный заряд на частицах каучука и улучшает коллоидную стабильность, работает как буфер, повышает pH, снижает вязкость и нейтрализует свободные кислоты, образующиеся в латексе.

Кроме того, аммиак деактивирует некоторые ионы металлов, присутствующие в латексе (Mg2+, Cu2+), что может негативно сказаться на свойствах и стабильности при дальнейшей обработке. Ионы меди дезактивируются путем образования комплексов. Магний может выпадать в осадок в виде фосфата магния-аммония. Фосфат образуется в результате гидролиза фосфолипидов из природных мембранных структур, таких как каучуковые частицы и лютоиды. Однако для получения избытка ионов магния над фосфатами природного происхождения можно добавить диаммонийгидрогенортофосфат (DAHP). Фосфаты оседают и остаются в виде осадка. Важно поддерживать хороший магниево-фосфатный баланс, поскольку избыток фосфатов может привести к неожиданным трудностям, таким как сгущение при дальнейшей обработке.

Из-за неприятного запаха при более высоких концентрациях аммиака, его можно снизить до 0,2%, добавив вторичный консервант. Наиболее распространенным и эффективным является смесь ТМТД и оксида цинка (ТМТД/ZnO). Оба вещества добавляются в латекс в виде хорошо подготовленной водной дисперсии. Небольшая 0,025% дозировка TMTD/ZnO сохраняет латекс должным образом, о чем может свидетельствовать отсутствие увеличения содержания летучих жирных кислот (ЛЖК). Однако использование ТМТД требует особой осторожности. ТМТД классифицируется как опасное вещество, что может быть проблематично при использовании его в качестве сырья. Кроме того, ТМТД может быть значительным источником ограниченного количества N-нитрозаминов и нитрозатворяющих веществ в конечных продуктах погружения. Именно по этой причине были разработаны различные вторичные консерванты, такие как ZDEC (диэтилдитиокарбамат цинка) или TBzTD (тетрабензилтиурамдисульфид). Латекс без TMTD маркируется как "TMTD free" и может продаваться, наконец, как премиальный латекс для безопасного производства (например, медицинского).