定义

具有三维”交联”网络结构，不能溶解于天然橡胶的良溶剂（如甲苯）中。

分类及测试

l凝胶杂质

炭黑等填料不能混入，在炭黑混炼胶中以明显的白色杂质存在。主要来源于原料中的杂质（已硫化橡胶）。加强原料管理是控制凝胶杂质关键关键，生产过程中的在线检测同样重要。

l宏观凝胶（软凝胶）

溶解-过滤实验中，肉眼可见的，不能被天然橡胶的良溶剂（如甲苯）所溶解的部分。ISO 17278标准采用离心法测试。工业领域大多采用溶解后过滤再干燥称重的方法进行测试。该类凝胶主要由天然橡胶大分子链上的蛋白质、长链脂肪酸酯和磷酯等反应形成。大量实验发现，脱蛋白和转酯化后，软凝胶基本消失。

l微观凝胶（硬凝胶）

由橡胶树自身形成，肉眼不可见的小粒子，在每年开始割胶的头几天含量很高，约一周以后迅速下降。

图16 三种不同类型凝胶的加工特性

* 红色粒子为微观凝胶（硬凝胶）。

凝胶对物性的影响

天然胶中普遍含有凝胶，是由天然胶自身特性所决定，同时也与生产工艺和停放时间密切相关。凝胶对天然胶的加工性能和应用性能有很大影响，故不能简单地用凝胶含量高低判定橡胶性能的优劣，例如天然胶中普遍存在储存硬化（Storage Hardening）现象，用门尼粘度作为分子量大小的判断也是不准确的。

1. 对生胶物性的影响

随凝胶含量增加，表现为结晶度下降，双折射（Birefringence）增加（双折射可用来检测应变诱导结晶（Strain Induced Crystallization）和分子链变形）。从工业应用角度讲，凝胶可作为物理交联点起到补强作用，带来应力松弛速率下降。

两种不同的天然橡胶：TSR-C3和TSR-L3，测试其门尼粘度及应力松弛，结果如表4所示：

表4 TSR-L3和TSR-C3的门尼粘度及应力松弛数据

由表4数据可见，TSR-C3的门尼粘度更高，门尼应力曲线所包围的面积更大，门尼应力松弛速率更慢。若从这里作出判断，似乎TSR-C3的分子量高于TSR-L3。事实上，两种橡胶的粘均分子量和凝胶含量如表5所示。

表5 具有不同凝胶含量和粘均分子量的两种天然橡胶

* 粘度法测试分子量，可参见：天然胶的黏弹性之四——分子量及其分布（1）

* 实验结果为3次平均值

很明显，TSR-L3具有更高的分子量，而表4中TSR-C3所表现出的应力松弛特性则主要由较高的凝胶含量所引起（9% vs 16%）。

2. 对硫化胶物性的影响

未填充配方，凝胶对硫化特性，交联密度等无影响，大应变（如500%）下的模量随凝胶含量增加而有所增加。对填充配方，凝胶的影响比较显著，表现为填料分散差，相应地结合胶含量低，Payne Effect大。上述现象，可以很容易地用凝胶含量进行解释，不再赘述。

作者简介：朱连超，青岛科技大学橡胶工程学学士，中科院长春应化所高分子化学和物理博士。曾就职于山东威高，卡博特。在弹性体和轮胎应用技术和新产品开发方面拥有丰富经验。

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来源：诗董橡胶