日本的研究人员准备了合成橡胶，具有与天然橡胶相同的拉伸强度，对全球橡胶工业的影响以及减少对这种重要天然材料的依赖的可能性。他们的研究已在线发表在《期刊》上ACS应用聚合物材料亚博网站下载本星期。
学习：自然橡胶的拉伸强度的合成橡胶。图片来源：Wongsakorn pulyavit/shutterstock.com
减少对自然橡胶的依赖
天然橡胶具有多种应用，包括径向轮胎，密封和填充汽车，地板，衣服，胶粘剂，涂层，抗振动垫和坐骑，橡胶，橡胶垫圈，浮选设备，风管，管道，软管，衬里，衬里和声音 -校对材料。亚博网站下载植物是天然橡胶的来源，带有巴西橡胶树，Hevea Brasilensis，是主要的商业来源。超过40,000种商业产品使用橡胶。
橡胶具有吸引人的特性，例如弹性，有效的热分散，弹性，抗冲击力，优质电绝缘和耐磨性。合成橡胶虽然近几十年来一直探索它们，但不能轻易模仿天然橡胶的性能和性能。
但是，尽管有用，但自然橡胶的提取和加工在环境上却造成了巨大破坏。橡胶种植园是脆弱社区森林砍伐和社会问题的重要原因。此外，缺乏资源生物多样性会导致由于种植面积减少和潜在的作物衰竭等因素而导致的不安全感。近几十年来，已经探索了替代自然来源。减少对自然橡胶的依赖是研究人员的重点。
关于天然橡胶的结构和生物合成的研究
自19世纪初以来，许多研究人员已经对天然橡胶的结构进行了研究和分析。早期研究的重点是天然橡胶的主要结构。
最近的研究表明，橡胶是纳米复合材料。它的主要组成部分是顺式1,4-多容异丙烯，含有较小的非橡胶成分，例如蛋白质和脂质。研究表明，自然橡胶的硫化涉及非橡胶成分通过蛋白质与锌离子之间的相互作用。
生物合成过程中的反应和相分离会导致自然橡胶中纳米相结构的形成。该结构由直径约为1μm的天然橡胶颗粒和一个非橡胶组分基质组成，该基质的厚度为几十纳米yabo214。
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产生受橡胶植物天然生物合成启发的合成橡胶
介绍他们的研究ACS应用聚合物材料亚博网站下载一组科学家开发了与天然橡胶相同的合成橡胶。合成过程的灵感来自天然橡胶的生物合成以及构成研究人员称为“岛 - 纳米质结构”的过程，该过程指的是矩阵的多数纳米厚度大小。
在他们的研究中，作者将纳米颗粒化学连接到合成橡胶颗粒上，大小约为1μm。yabo214此过程之后是凝结和干燥步骤。由于蛋白质的有机特性，作者偏爱有机纳米颗粒。yabo214合适的单体的低温下移植聚合物化是聚合物的前体，该聚合物具有相对较高的玻璃转换温度到橡胶颗粒上，促进了有机纳米颗粒的附着。yabo214
研究人员使用了合成顺式1,4-丙烯酸苯丙胺至少含有98.5％顺式1,1-异戊二烯作为来源。使用溶液聚合制备材料。将合成材料溶解在挥发性中，然后用水和溶剂蒸发步骤乳化，以创建合成乳胶。研究人员通过涂覆乳胶来稳定乳胶顺式1,4-醇烯颗粒用松香，然后在苯乙烯yabo214的接枝共聚之前用十二烷基硫酸钠替换。
发现在室温下移植物共聚过程中苯乙烯的转化是不足的，仅为15％，仅当引发剂的浓度增加时，仅略有增加。这显着低于80％转化率的目标。松香的存在抑制了移植聚合。将孵育温度提高到90oC解决了这个问题。
研究结果
作者观察到合成橡胶具有与天然橡胶相同的机械性能。TEM用于成像制备的合成橡胶的纳米结构，表明它是天然橡胶的岛 - 纳米质质结构。应力应变分析表明，当合成橡胶包含这种结构时，材料的机械性能与天然橡胶的机械性能相同。
此外，研究结果表明，该合成橡胶的最佳硫化时间与其自然对应物相同。总体而言，这项研究的结果表明合成橡胶的合成，该橡胶解决了与其生产相关的传统问题。
进一步阅读
Kawahara，S等。（2022）自然橡胶的拉伸强度的合成橡胶[在线] ACS应用。polym。母校。|pubs.acs.org。可用网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.1c01508
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