A study to characterize surface structure of uncrosslinked rubber particles in natural rubber latex by phase transfer technique

Abstract

Phase transfer technique was used to characterize the surface structure of uncrosslinked natural rubber (NR) latex. This technique involves the titration of the negatively charged NR particles, derived from protein-lipid complex, with an aqueous solution of cationic surfactant in the presence of non-water miscible organic solvent. At the end point (critical transfer concentration: CTC), the latex particles were transferred from aqueous phase into organic phase and the clear aqueous phase was observed. After complete transfer, 3 phases were noted, i.e. the upper organic phase containing soluble rubber, having molecular weight about 8x10(-5), the destabilized and suspended rubber at interphase between toluene and water resulted from denatured proteins linked with rubber chains and the lower rubber-free aqueous phase. The organic solvent exhibited a direct influence on the CTC value, whereby this value increased with the extension of polymer chain in "good" solvent. Results indicated a complete phase transfer process in which 96% of rubber was transferred. The phase transfer technique, using benzyldimethylhexadecylammonium chloride as a titrant and toluene as a solvent, was employed for the characterization of natural rubber latex purified by deproteinization and multicentrifugation methods. The CTC values showed that all proteins bound to natural rubber particles were not removed by the deproteinization. The remaining proteins linked with rubber chains were denatured and promoted the apparently formation of the destabilized and suspended rubber at the interphase toluene/water after phase transfer. Nitrogen content related to proteins level in purified latex was also studied and results from which confirmed that the phase transfer technique could be used to determine the surface charge of latex particles. The extension of phase transfer technique for separation of NR and synthetic polystyrene (PS) latex was attempted and preliminary study showed that a lot of works remained to be done.

เทคนิคเฟสทรานสเฟอร์ (phase transfer) ได้นำมาใช้ เพื่อศึกษาโครงสร้างผิวของน้ำยาธรรมชาติที่ยังไม่ได้ วัลคาไนซ์ โดยเทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการไตเตรต (titrate) อนุภาคของน้ำยางธรรมชาติที่แสดงประจุลบ (อันเนื่องมาจาก โปรตีนและไขมันที่ผิว) ด้วยสารลดแรงตึงผิวชนิดที่มีประจุ บวก ในขณะที่มีตัวทำละลายอินทรีย์ชนิดที่ไม่ละลายน้ำ อยู่ด้วยที่จุดยุติ (critical transfer concentration, CTC) อนุภาคของยางจะเคลื่อนย้าย (transfer) ขึ้นไปอยู่ ในชั้นของตัวทำละลายอินทรีย์ หลังจากที่เกิดการเคลื่อนย้ายแล้วจะสังเกตเห็น สารละลายผสมแยกออกเป็น 3 ชั้น ได้แก่ ชั้นของตัวทำละลาย อินทรีย์ที่มียางธรรมชาติละลายอยู่ (มีน้ำหนักโมเลกุล ประมาณ 8x10(5)) ชั้นของยางที่เสียความเสถียร (เนื่องจาก การเสียสภาพของโปรตีนที่เชื่อมโยงกับยาง) ซึ่งอยู่ระหว่าง ชั้นของตัวทำละลายอินทรีย์กับชั้นน้ำ และชั้นล่างซึ่งเป็น ชั้นน้ำซึ่งไม่มียาง จากการศึกษาพบว่า ชนิดของตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ จะมีผลโดยตรงต่อ CTC ถ้าตัวทำละลายอินทรีย์นั้น เป็นตัว ทำละลายที่ดีสำหรับยางธรรมชาติ จะทำให้เกิดการขยายตัว ของสายโซ่พอลิเมอร์ ปริมาณยางที่สามารถเคลื่อนย้ายไปยัง ชั้นตัวทำละลายอินทรีย์ คือ ประมาณ 96% ซึ่งอาจกล่าวได้ ว่าเกิดได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อนำเทคนิคเฟสทรานสเฟอร์ โดยใช้เบนซิลไดเมทิลเฮกซะเดซิลแอมโมเนียมคลอไรด์ (benzyldimethylhexadecylammonium chloride) เป็น ไตแตรนท์ (titrant) และ โทลูอีน (toluene) เป็นตัวทำละลาย อินทรีย์ มาใช้วิเคราะห์น้ำยางธรรมชาติที่เตรียมจากวิธี มัลติเซนติฟิวส์ (multicentrifugation) และวิธีกำจัด โปรตีนโดยใช้เอ็นไซม์ (enzyme deproteinization) โดยดู จากค่า CTC พบว่า วิธีกำจัดโปรตีนโดยใช้เอ็นไซม์ ไม่ สามารถใช้กำจัดโปรตีนที่ยึดติดกับอนุภาคของยางออกไปได้หมด และโปรตีนที่เหลืออยู่นี้ ก็จะเสียสภาพไปทำให้เกิดชั้น ของยางที่ไม่เสถียร ปรากฏอยู่ระหว่างชั้นของโทลูอีน และ น้ำ เมื่อวิเคราะห์ปริมาณของไนโตรเจน (ซึ่งบ่งชี้ ปริมาณของโปรตีน) ในน้ำยางธรรมชาติที่ทำให้บริสุทธิ์ขึ้น นี้สรุปได้ว่าเทคนิคเฟสทรานสเฟอร์ สามารถใช้บอกประจุที่ ผิวของอนุภาคของยางได้ นอกจากนี้ยังได้พยายามทำการศึกษาในเบื้องต้นเพื่อ นำเทคนิคเฟสทรานสเฟอร์ มาใช้แยกน้ำยางธรรมชาติออกจาก ลาเทกซ์โพลีสไตรีนที่สังเคราะห์ขึ้น