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加热后的天然橡胶会变得很柔软,因为长长的聚合物链之间仅通过微弱的分子间作用力相互结合,而这种分子间作用力在受热条件下很容易被克服。
在硫化过程中,分子间形成了二硫键(—S—S—)(图28),提高了分子链的强度和热稳定性,同时还保有橡胶的弹性。
图28 橡胶硫化过程中形成的二硫键
异戊二烯在高温和催化剂参与的条件下发生聚合反应。
除异戊二烯外,还有许多其他分子在聚合后也会生成具有橡胶特性的材料,其中,在弱应力下形变显著,应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料,称为弹性体(elastomer)。
弹性体的长分子链在静息状态下会自行折叠,似线团般交缠。
在牵引力的作用下,分子链伸展平铺,当撤除机械应力时,分子链又会恢复原状,这样一来,材料就可以发生弹性形变。
目前已知的弹性体众多,而化学家们对它们的合成也已轻车熟路。
弹性体通常分为热塑性弹性体(thermoplastier)和热固性弹性体(thermosettiomer)。
20世纪60年代末,人们开始生产热塑性弹性体。
这种弹性体在达到一定温度时就会软化,因此可以被模压成型。
它们一般由苯乙烯-丁二烯共聚物、聚烯烃和共聚酯组成。
而热固性弹性体通过聚合物链交联固化而成,就像最初的硫化过程一样(但不一定要使用硫黄)。
交联的过程需要在高温下进行,一旦成型,产品就不能再加热再塑造。
● 口香糖
跑步时你嚼的口香糖也是一种橡胶。
历史上最早食用口香糖类似物的似乎是玛雅人,他们会咀嚼一种从热带常绿树上提取出的橡胶球(人心果树胶,chicle)。
这种树叫作人心果树(Manilkarazapota),多产于美洲的中南部。
而现代口香糖的发明要归功于俄亥俄州(Ohio)一名叫作威廉·森普(le)的牙医,他于1869年12月28日为自己的想法申请了专利。
森普将天然橡胶溶解在适当的溶剂中,并加入惰性材料和香料,就这样制造出了他的第一块口香糖。
1871年,第一批口香糖在新泽西州(NewJersey)上市,但它们又软散又寡味。
随着生产技艺的逐步提高,我们生产出了今天的产品。
我们目前使用的橡胶是合成橡胶,主要是聚异丁烯(polyisobutylene),它的弹性性能可以通过适当添加化学制剂来改善。
其中所谓的黄原胶(Xanthangum,在食品中标注为E415)是糖类经由某些微生物(黄单胞杆菌,Xanthomoris)发酵后而得到的一种多糖。
除口香糖外,黄原胶还可作为各种食品(布丁、蜜饯、糖果等)的增稠剂。
● 生物化学:糖、能量、乳酸等
你已经跑了约半个小时了。
在训练效果亟待提高的同时,你的腿已经隐隐酸痛。
这一次,化学依旧可以帮助你了解这背后的成因。
我们的肌肉通过生物体内一系列复杂的生化反应去降解糖类,以持续供能。
降解从所谓的糖酵解开始[“糖酵解”
一词来源于希腊语γλυκ??(glykys,意为“甜的”
)和λ?σι?(lysis,意为“分裂”
)]。
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