一种预测天然橡胶重均分子量的方法

本发明涉及橡胶领域，尤其涉及g16c20/10领域，具体地说，涉及一种预测天然橡胶重均分子量的方法。

背景技术：

1、天然橡胶(nr)的主要成分为橡胶烃顺-1,4-聚异戊二烯，通过橡胶树割胶产生的胶乳经过凝固、干燥加工工序而制得。天然橡胶的应用领域非常广泛，常见的包括化工、医疗、交通运输领域等；据相关报道，在高精尖科学技术领域，如火箭、人造地球卫星和宇宙飞船中，也有应用天然橡胶场景。我国是全球最大的天然橡胶消费国之一。据统计，2023年我国天然橡胶消费量超700万吨，占全球消费量的46％。这一庞大的消费量主要得益于我国橡胶相关行业的快速发展。然而，由于天然橡胶种植受地理因素制约且生长周期较长，其供应增长相对缓慢。因此，在未来一段时间内，我国仍需大量进口天然橡胶以满足国内市场需求。如何更好地通过了解天然橡胶的物化性能以提高天然橡胶的利用效率，是目前我国橡胶行业亟需解决的技术问题

2、重均分子量作为天然橡胶的重要性能指标，其分布和数值大小会对天然橡胶的物理性能和加工性能产生影响。一般来说，随着重均分子量的增大，天然橡胶的强度和弹性会相应增强。这是因为高分子量的橡胶分子链更长，相互之间的缠绕和交联更多，从而提高了材料的整体强度和弹性；同时高分子量的天然橡胶通常具有更好的耐磨性，因为长链分子能够更有效地抵抗磨损和撕裂。然而，当分子量增加到一定程度后，性能的提升会逐渐趋于饱和，甚至可能出现性能下降的情况，如橡胶变硬、塑性锐减等。所以，检测天然橡胶重均分子量指标有益于评价天然橡胶质量情况。

3、目前，天然橡胶重均分子量主要通过变凝胶渗透色谱仪，采用光散射法进行测定，其测定周期长、需要一定人力物力予以支持，天然橡胶重均分子量指标的科学快速获取存在一定困难。现有技术cn110501478a公开了一种天然橡胶分子量的检测方法，主要包括：采集橡胶的弹性模量g'数据和粘性模量g”数据、软件作图处理、数据结果分析；其可以有效地检测出天然橡胶的数均分子量mn、重均分子量mw、峰值分子量mp、聚合物分散性指数pdi；然而其测试步骤相对较为复杂，并且未涉及分子量预测的功能。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预测天然橡胶重均分子量的方法，包括：测定干胶含量，按照干胶含量与重均分子量预测模型函数，完成了对橡胶重均分子量指标的预测；干胶含量与重均分子量预测模型函数为：y＝1006341+1053461x，显著性值p＝2.297e-08，置信水平为0.95；其中y代表重均分子量，x代表干胶含量；

2、置信水平为0.95，代表重复进行多次相同的样本抽样和置信区间的计算，大约有95％的概率认为根据干胶含量计算得到重均分子量指标在计算区间内。

3、优选的，所述的干胶含量与重均分子量预测模型函数的回归系数置信区间为703394.8～1403528。

4、优选的，所述的干胶含量与重均分子量预测模型函数的模型截距置信区间为875300.0～1137383。

5、回归系数置信区间可以用于评估预测模型函数的稳健性、进行变量选择以及解释自变量对因变量的影响等方面。通过比较回归系数置信区间，可以了解不同自变量干胶含量对因变量重均分子量影响的相对大小和显著性程度；模型截距置信区间同样可以用于评估模型的稳健性、进行变量选择以及解释自变量对因变量的影响。通过比较不同模型的截距置信区间，可以了解预测模型在截距项上的差异和稳定性。本发明中干胶含量与重均分子量预测模型函数的回归系数置信区间为：703394.8～1403528，模型截距置信区间为875300.0～1137383。置信区间越小，通常意味着对截距项估计的不确定性越低，本发明中预测模型的回归系数置信区间以及模型截距置信区间均相对较小，因此由干胶含量得到的重均分子量的预测结果更加精确和可靠。

6、优选的，所述的测定干胶含量步骤的具体为：采集橡胶树新鲜胶乳，取新鲜胶乳样品放置培养皿中，进行酸化凝固处理，清水漂洗凝固胶片，之后放置烘箱进行烘干，依据烘干后干胶干重和新鲜胶乳重量，最后计算干胶含量。

7、进一步优选的，所述的s1步骤中烘干温度为60～90℃。

8、优选的，所述的干胶含量与重均分子量预测模型函数的构建步骤包括：

9、s1、取测定干胶含量步骤同批次的样品源在容器内酸化凝固，进行压片，晾干，再置于烘干房内烘干，得到试验样品；之后，经过多点随机取样混合，取试验样品放置在四氢呋喃(thf)溶液中，静置、溶解后，经滤膜过滤，所得滤液为待测样品；最后，采用凝胶渗透色谱仪，测定待测样品滤液，得到重均分子量参数数值；

10、s2、采用r 4.4.0软件对干胶含量和重均分子量指标进行模型构建，使用lm函数进行分析，构建预测模型方程；

11、s3、对建立的预测模型方程，使用shapiro.test函数和performance工具包进行模型诊断，基于该预测模型的统计值进行模型性能的评估，建立干胶含量与重均分子量预测模型函数。

12、优选的，所述的s1步骤中，酸化凝固中使用的酸包括乙酸或甲酸；酸化凝固的处理时间为24～42h。

13、优选的，所述的s1步骤中，烘干温度为60～85℃，烘干时间为24～48h。

14、优选的，所述的凝胶渗透色谱仪的柱温和检测器温度参数均为30～45℃。

15、有益效果

16、(一)将待测定新鲜胶乳样本通过本发明提供的实施方式和干胶含量与重均分子量预测模型函数进行计算，即可预测得到天然生胶塑性初值指标值。

17、(二)本发明提供的利用干胶含量预测重均分子量的方法，不需要多种复杂难操作的设备仪器，解决了现有技术中天然橡胶测试的周期长、成本较高、需要一定人力物力予以支持的问题；本发明可以快速简便、经济有效的获取天然橡胶的重均分子量指标。

18、(三)刚从橡胶树收获的新鲜胶乳，由于ph值高于蛋白质的等电点，因此橡胶粒子表面带有负电荷，形成双电层和水化膜，从而保持胶乳的稳定性。为了进行后续的加工处理，需要破坏这种稳定性，使胶乳凝固成块；本发明采用了酸化凝固法，通过在新鲜胶乳中加入酸，如甲酸或乙酸，中和新鲜胶乳的氨，降低胶乳的ph值，从而压缩双电层，使水化膜变薄；当达到蛋白质的等电位时，电动电位为零，橡胶粒子间再无斥力，相互聚集而凝结成块，易于后续的加工测试。同时本发明优选酸化凝固的时间为24～42h，过长的凝固时间可能会导致橡胶混合物过度交联，影响后续的加工性能；而过短的凝固时间则可能导致橡胶混合物未能充分凝固，同样不利于后续处理。

19、(四)本发明中得到的干胶含量与重均分子量预测模型函数的回归系数置信区间、模型截距置信区间的范围均较小，表明本发明的预测方法得到的结果值可信度较高，结果具有较高的参考价值。

20、(五)本发明所提供的利用干胶含量预测重均分子量的方法，实际实施预测中国热带农业科学院试验场田间试验地橡胶树重均分子量指标，测试结果表明，重均分子量的模拟值与观测值相比较差异不显著，因此本发明提供的预测模型具有统计学意义。