橡膠的結(jié)構(gòu)特點就是含有碳碳雙鍵，原料含有共軛雙鍵，聚合一般通過1，4加成方式結(jié)合，所以聚合后還存在碳碳雙鍵，橡膠可以發(fā)生氧化反應(yīng)和加成反應(yīng)。
橡膠一詞來源于印第安語cau-uchu，意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得(見圖)。1770年，英國化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來擦去鉛筆字跡，當(dāng)時將這種用途的材料稱為rubber，此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時，具有迅速復(fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。
種類
橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。按形態(tài)分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。乳膠為橡膠的膠體狀水分散體；液體橡膠為橡膠的低聚物，未硫化前一般為粘稠的液體；粉末橡膠是將乳膠加工成粉末狀，以利配料和加工制作。20世紀(jì)60年代開發(fā)的熱塑性橡膠，無需化學(xué)硫化，而采用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。
因為橡膠的綜合性能較好，應(yīng)用廣泛。主要有：①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠制得，基本化學(xué)成分為順- 聚異戊二烯。彈性好，強度高，綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1，4-聚異戊二烯橡膠，由異戊二烯制得的高順式合成橡膠，因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似，故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR，由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產(chǎn)方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學(xué)穩(wěn)定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1，4-聚丁二烯橡膠，簡稱BR，由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比，硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異，動負(fù)荷下發(fā)熱少，耐老化性能好，易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。

特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有：①氯丁橡膠。簡稱CR，由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能，耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大，常溫下易結(jié)晶變硬，貯存性不好，耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱NBR，由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好 ，可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外，還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成，在硅原子上帶有有機基團(tuán)。耐高低溫 ，耐臭氧，電絕緣性好。④氟橡膠。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來表示 ，如氟橡膠23，是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學(xué)腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性，但強度不高，耐老化性、加工性不好，有臭味，多與丁腈橡膠并用。此外，還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。

人工合成橡膠的思路淵源于人們對天然橡膠的剖析和仿制，合成橡膠工業(yè)的誕生和發(fā)展取決于原料來源、單體制造技術(shù)的成熟程度，以及單體、催化劑和聚合方法的選擇。此外，由于橡膠是交通運輸工具（汽車、飛機的輪胎等）的主要材料，因而它的發(fā)展又和戰(zhàn)爭對橡膠的需求密切相關(guān)。 第一次世界大戰(zhàn)期間誕生了合成橡膠，并且有少量生產(chǎn)以應(yīng)戰(zhàn)爭急需。20世紀(jì)30年代初期建立了合成橡膠工業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)促進(jìn)了多品種、多性能合成橡膠工業(yè)的飛躍發(fā)展。50年代初,發(fā)明了齊格勒-納塔催化劑，單體制造技術(shù)也比較成熟，使合成橡膠工業(yè)進(jìn)入合成立構(gòu)規(guī)整橡膠的嶄新階段。60年代以后，合成橡膠的產(chǎn)量開始超過了天然橡膠。
天然橡膠的剖析和仿制 1826年,M.法拉第首先對天然橡膠進(jìn)行化學(xué)分析，確定了天然橡膠的實驗式為C5H8。
1860年，C.G.威廉斯從天然橡膠的熱裂解產(chǎn)物中分離出C5H8,定名為異戊二烯,并指出異戊二烯在空氣中又會氧化變成白色彈性體。1879年，G.布查德用熱裂解法制得了異戊二烯，又把異戊二烯重新制成彈性體。盡管這種彈性體的結(jié)構(gòu)、性能與天然橡膠差別很大，但至此人們已完全確認(rèn)從低分子單體合成橡膠是可能的。
合成橡膠的誕生 1900年И.Л.孔達(dá)科夫用2,3-二甲基-1，3-丁二烯聚合成革狀彈性體。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國的海上運輸被封鎖,切斷了天然橡膠的輸入,他們于1917年首次用2，3-二甲基-1,3-丁二烯生產(chǎn)了合成橡膠，取名為甲基橡膠W和甲基橡膠H。
甲基橡膠W是2,3-二甲基-1,3-丁二烯在70℃熱聚合歷經(jīng) 5個月后制得的，而甲基橡膠 H是上述單體在30～35℃聚合歷經(jīng)3～4個月后制成的硬橡膠。在戰(zhàn)爭期間，甲基橡膠共生產(chǎn)了 2350t。這種橡膠的性能比天然橡膠差得多，而且當(dāng)時單體的合成和聚合技術(shù)都很落后，故戰(zhàn)后停止生產(chǎn)。
合成橡膠工業(yè)的建立和發(fā)展 1927～1928年，美國的J.C.帕特里克首先合成了聚硫橡膠（聚四硫化乙烯）。W.H.卡羅瑟斯利用J.A.紐蘭德的方法合成了 2-氯-1,3-丁二烯，制得了氯丁橡膠。1931年杜邦公司進(jìn)行了小量生產(chǎn)。蘇聯(lián)利用С.Β.列別捷夫的方法從酒精合成了丁二烯，并用金屬鈉作催化劑進(jìn)行液相本體聚合，制得了丁鈉橡膠,1931年建成了萬噸級生產(chǎn)裝置。在同一時期,德國從乙炔出發(fā)合成了丁二烯，也用鈉作催化劑制取丁鈉橡膠。30年代初期，由于德國H.施陶丁格的大分子長鏈結(jié)構(gòu)理論的確立(1932)和蘇聯(lián)H.H.謝苗諾夫的鏈?zhǔn)骄酆侠碚?1934)的指引,為聚合物學(xué)科奠定了基礎(chǔ)。同時,聚合工藝和橡膠質(zhì)量也有了顯著的改進(jìn)。在此期間出現(xiàn)的代表性橡膠品種有：丁二烯與苯乙烯共聚制得的丁苯橡膠，丁二烯與丙烯腈共聚制得的丁腈橡膠。1935年德國法本公司首先生產(chǎn)丁腈橡膠，1937年法本公司在布納化工廠建成丁苯橡膠工業(yè)生產(chǎn)裝置。丁苯橡膠由于綜合性能優(yōu)良，至今仍是合成橡膠的最大品種，而丁腈橡膠是一種耐油橡膠，目前仍是特種橡膠的主要品種。40年代初，由于戰(zhàn)爭的急需，促進(jìn)了丁基橡膠技術(shù)的開發(fā)和投產(chǎn)。1943年，美國開始試生產(chǎn)丁基橡膠，至1944年，美國和加拿大的丁基橡膠年產(chǎn)量分別為1320t和2480t。丁基橡膠是一種氣密性很好的合成橡膠，最適于作輪胎內(nèi)胎。稍后，還出現(xiàn)了很多特種橡膠的新品種，例如美國通用電氣公司在1944年開始生產(chǎn)硅橡膠，德國和英國分別于40年代初生產(chǎn)了聚氨酯橡膠（見聚氨酯）等。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于日本占領(lǐng)了馬來西亞等天然橡膠產(chǎn)地，更加促使北美和蘇聯(lián)等加速合成橡膠的研制和生產(chǎn)，使世界合成橡膠的產(chǎn)量從 1939年的23.12kt劇增到1944年的885.5kt。戰(zhàn)后，由于天然橡膠恢復(fù)了供應(yīng),在1945～1952年間，合成橡膠的產(chǎn)量在432.9～893.9kt范圍內(nèi)波動。
發(fā)展新階段 50年代中期,由于發(fā)明了齊格勒-納塔和鋰系等新型催化劑；石油工業(yè)為合成橡膠提供了大量高品級的單體；人們也逐漸認(rèn)識了橡膠分子的微觀結(jié)構(gòu)對橡膠性能的重要性；加上配合新型催化劑而開發(fā)的溶液聚合技術(shù)，使有效地控制橡膠分子的立構(gòu)規(guī)整性成為可能。這些因素使合成橡膠工業(yè)進(jìn)入生產(chǎn)立構(gòu)規(guī)整橡膠的嶄新階段。代表性的產(chǎn)品有60年代初投產(chǎn)的高順式-1,4-聚異戊二烯橡膠,簡稱異戊橡膠又稱合成天然橡膠;高反式-1,4-聚異戊二烯，又稱合成杜仲膠;及高順式、中順式和低順式-1，4-聚丁二烯橡膠，簡稱順丁橡膠。此外，尚有溶液丁苯和乙烯- 丙烯共聚制得的乙丙橡膠等。在此期間，特別橡膠也獲得了相應(yīng)的發(fā)展，合成了耐更高溫度、耐多種介質(zhì)和溶劑或兼具耐高溫、耐油的膠種。其代表性品種有氟橡膠和新型丙烯酸酯橡膠等。60年代，合成橡膠工業(yè)以繼續(xù)開發(fā)新品種與大幅度增加產(chǎn)量平行發(fā)展為特征，出現(xiàn)了多種形式的橡膠，如液體橡膠、粉末橡膠和熱塑性橡膠等,其目的是簡化橡膠加工工藝,降低能耗。到70年代后期，合成橡膠已基本上可代替天然橡膠制造各種輪胎和制品，某些特種合成橡膠的性能是天然橡膠所不具備的。
合成橡膠的產(chǎn)量,1950年約達(dá)600kt,50年代以后,由于石油化工高速度發(fā)展，相應(yīng)的合成橡膠產(chǎn)量也幾乎是每5年增加 1000kt左右(見表)。到1979年突破了9000kt，達(dá)到高峰，1980年產(chǎn)量開始下降，以后幾年穩(wěn)定在8000kt左右，約為天然橡膠產(chǎn)量的兩倍，合成橡膠的年產(chǎn)能力約達(dá)12Mt。 到2007年世界橡膠總產(chǎn)為2323萬噸，其中天然橡膠產(chǎn)量為968萬噸，合成橡膠產(chǎn)量為1332萬噸。

參考書目
G.S.Whitby,Synthetic Rubber, John Wiley & Sons,New York,1954.

標(biāo)簽：發(fā)展歷史橡膠特點