树皮下的橡胶工业—从印第安人的玩具到现代社会的工业原料

相信很多人在生活中都有使用乳胶（聚合物微粒分散于水中形成的胶体乳液的总称）产品的经历，其实规范来说应该把这两个字反过来叫胶乳（latex，习惯上将橡胶微粒的水分散体称为胶乳），它是非常小的聚合物颗粒在水中的胶状悬浮液，用于制造橡胶

生活中随处可见橡胶制品

乳胶和胶乳其实就是一个东西，只不过以前旧的称呼叫乳胶，现在专业的叫法改为胶乳了

胶乳与橡胶

天然橡胶是由胶乳制造的，胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中，浸渍产品（医疗和手术用品、家用和工业用手套、靴子和气球等）几乎消耗了天然胶乳消费量的一半以上，而粘合剂行业则是天然胶乳的第二大用户，其产品包括鞋、标签和压敏胶带等产品

固体含量高的天然胶乳还可用于制造铸造石膏、水泥、蜡、低温金属和聚酯制品的模具，因为在使用时，天然胶乳能够在要复制的物体周围收缩，因此最小的细节都能在铸件中得到复制，也正因为如此，胶乳甚至被用于帮助稳定沙漠土壤，使其适合农业用途

天然胶乳是从Hevea brasilienesis橡胶树（三叶橡胶，属于大戟科橡胶树属，原产于亚马逊河流域，现已布及40多个国家和地区，其中以东南亚各国栽培最广，产胶最多）中提取的

三叶橡胶树

这是一种浑浊的白色液体，是树皮下的保护液，外观类似于牛奶，收集方法是将树皮切成薄片，让胶乳在数小时内渗入收集容器

从橡胶树中收集的胶乳

橡胶树有五到七年的树龄后即成熟，之后便可以割胶长达30年，大型种植园的橡胶产量约为每公顷2.5吨，但理论上产量是其四倍，但如果过度的追求产量导致的重度采伐后，树木通常会休息一段时间

橡胶林

天然胶乳曾经在亚马逊地区大量商业化生产，之后并开始马来西亚、印度尼西亚和其他远东地区转移，现在，世界天然橡胶总产量的90%以上来自亚洲，其中一半以上来自这些国家，其他主要的亚洲生产国包括泰国、印度和斯里兰卡，此外中国和菲律宾也都大幅增加了橡胶产量

大多数合成橡胶是由苯乙烯和丁二烯两种材料制成的，而这两种材料则是石油化工的产物，其他合成橡胶由特殊材料制成，用于化学和耐温应用

丁苯橡胶（SBR）——聚苯乙烯丁二烯共聚物的分子链

也正是橡胶在如今社会生活中使用广泛，它也和石油、煤炭、钢铁一起被称为现代社会四大工业原料，而仅轮胎这一项应用就占所有天然和合成橡胶使用量的60-70%

印第安人的玩具造就的现代四大工业原料之一

早在11世纪，中美洲和南美洲的印第安人就使用橡胶为织物涂抹或制成球状，但直到法国科学家Charles de la Condamine在17世纪访问南美洲时，才将第一批样品送回欧洲

Charles de la Condamine一生中最主要的探险活动是在南美进行的考察

大约在1770年，英国化学家约瑟夫-普里斯特利（Joseph Priestley）将橡胶命名为Rubber ，而橡胶的第一个现代用途是在1818年由一位名叫James Syme的英国医学生发现的

他用橡胶来制作防水布，且制造出了第一件雨衣，这一过程在1823年由查尔斯-麦金托什（Charles Macintosh）获得专利

接着，托马斯-汉考克（Thomas Hancock）设计了机械加工橡胶的方法，使其可以成型，并在1820年建立了英国第一家橡胶厂

也是在这一时期，迈克尔-法拉第（Michael Faraday）发现，天然橡胶是由一种叫做异戊二烯的化合物单位组成

19世纪中叶，查尔斯-古德伊尔（Charles Goodyear）发现了硫化法，这是一种在温度变化下保持橡胶弹性的工艺，该工艺用硫磺加热橡胶，降低了橡胶的粘性和对冷热的敏感性

古德伊尔的橡胶工厂

1882年，爱尔兰的约翰-博伊德-邓洛普（John Boyd Dunlop）获得了充气轮胎的专利，由于对轮胎的需求开始耗尽天然橡胶供应，英国人在新加坡、马来西亚和锡兰（斯里兰卡）种植了大量橡胶种植园

约翰·博伊德·邓洛普拥有第一辆装有充气轮胎的自行车

这个过程在今天看来颇有全球化的影子，种子从巴西取来后先在英国发芽，然后运到这些国家种植割胶，今天，亚洲生产的天然橡胶都来自于巴西种子的后代树木

到了20世纪初，各个国家都在寻求改进橡胶化合物的方法，开发合成材料，1910年，人们发现钠可以催化聚合，第一次世界大战期间，德国人被切断了天然橡胶的供应，他们利用这一发现制造了约2540吨由二甲基丁二烯制成的橡胶

二战期间，日本人控制了亚洲天然橡胶的主要来源，为此，美国的合成橡胶工业产量惊人地增加了10000%，从1941年的8130吨增加到1944年的100万吨以上，战后，其他国家为了避免依赖海外橡胶供应，纷纷发展自己的合成橡胶工厂

这是1935年苏门答腊橡胶种植园的景象，此时日本已经占领了东南亚

合成橡胶的改进仍在继续，对天然橡胶高产量的改良也在继续，如开发出了产量更高的杂交树，其天然乳胶产量是常规树的两倍，1971年，开发了一种树木刺激剂，使乳胶产量平均增加了30%，而对树木没有明显的伤害

树皮下的橡胶工业

天然橡胶的种植和加工是最复杂的农业产业之一，因为其往往需要几年时间，它将植物学、化学、精密机械与人工技能相结合，与之形成鲜明对比的是，合成橡胶生产涉及化学反应和复杂的化学加工机械，由计算机自动控制

可以说，橡胶产业是从一粒种子开始的

橡胶树种子

高档树种的种子种植后，在苗圃中生长约12～18个月，然后再将新芽嫁接到苗木上，芽接后，将一年生苗木剪除，即可进行移植，移植后不久，芽就会萌发，这些树要经过培育和照料，直到它们在大约6至7年后就可以进行胶乳采集

为了收获胶乳，工人会在树的中间刮去一条倾斜的树皮，深度约为0.84厘米，这是大量经验的总结，因为如果树被砍得太深，树会受到无法弥补的损害，如果切口太浅，胶乳的流动性和产量不会最大化

之后，切割会形成一道小凹槽，胶乳汁就会顺着方向流入事先准备好的胶桶中

提取每隔一天重复一次，方法是在前一个切口的下方割开树皮，当切口产生的最后一个疤痕离地面约0.3米时，就需要以类似的方式割开树的另一边，此时满是“伤痕”的一边会进行自我修复，等待接下来的收集

割开树皮后的胶乳就算5、6个小时也填不满一个容器，工人们会等上几天让树木复原，再割开其他的区块，同时为了防止大部分液体胶乳在方便地混合和运输之前凝结，工人还会在收集的胶乳中加入如氨或甲醛等保护剂

此外，为了提高树木产量和减少胶乳收集时间，工人们常常会使用了化学刺激剂，或者用锋利的针迅速刺穿树皮的穿刺法，这是另一种可以提高生产率的方法

胶乳收集完毕后，根据目标产品用途的不同有不同的处理方式，如果是用于涂料、粘合剂等，那么需要通过去除部分水分并将橡胶含量提高到60%，将大约10%的胶乳加工成浓缩液

橡胶加工

这可以通过离心力将乳胶中的水分旋出，或通过蒸发，或通过一种称为乳化的方法来实现，在这种方法中，向乳胶中加入化学剂，使橡胶颗粒膨胀并上升到液体表面，之后浓缩液以液体形式运往工厂，用于上述用途

如果是其他用途，则会在收集好的沥掉杂质的胶乳中加入酸并加以搅拌，凝固后放入辊筒系统中挤干水分，同时在滚轮的作用下会在其表面留下纹路，目的是增加表面积，加速干燥

在其表面留下纹路，目的是增加表面积，加速干燥

橡胶片在清洗后继续晾晒5小时左右，工人们会再次对其进行清洗，并放入一台有多把刷子的机器以刷掉更多的灰尘和杂质，沥干后将其放入烟熏房中烟熏5天，以此防止微生物生长

成堆的橡胶片放入液压汲筒中进行压制，这样更加方便包装和运输，之后，就可以开始下一阶段的制造，生产生活中的各种常见物品了

最后

恭喜你看完，有趣的知识又增加了！

关注我，每周获取新知识，咱们一起好好学习，天天向上！