天然橡胶与合成橡胶的区别及应用-基础化学

橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。根据原料的来源，可以把橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，少数合成橡胶的性能与天然橡胶相似，大多数合成橡胶与天然橡胶的性能不同，但两者都属于高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。

1.天然橡胶

天然橡胶就是橡胶树上流出的胶液，经过凝固、干燥而制得的弹性固状物，是不饱和的天然高分子化合物。加工后的成品具有弹性、绝缘性、不透水和空气。天然橡胶有两种，一种是巴西三叶橡胶树产出的橡胶，通常就称为天然橡胶；另一种是杜仲树产出的橡胶，称为杜仲胶，也称古塔波胶。

图2-1-7　天然橡胶树采胶

2.合成橡胶

为了区别于天然橡胶，往往把用化学方法合成所得的橡胶称为合成橡胶。

合成橡胶是指以煤、石油、天然气等为原料，通过化学合成的方法制成的一种高分子材料。于20世纪初开始出现，40年代得到迅速发展。合成橡胶在弹性、耐磨性、绝缘性等方面的性能均优于天然橡胶，广泛应用于轮胎、制鞋等工业。

（1）种类

合成橡胶的种类繁多，根据其成分不同，目前合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶等。

①丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，简称SBR，是产量最大的通用合成橡胶。按生产方法分为乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶和热塑性橡胶。其综合性能和化学稳定性好。

图2-1-8　顺丁橡胶产品

②顺丁橡胶是以1，3-丁二烯为原料聚合制得的，全名为顺式-1，4-聚丁二烯橡胶，简称BR。硫化后的顺丁橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能，易与天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等并用。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差，抗湿滑性能不好。

图2-1-9　氯丁橡胶产品

③氯丁橡胶是以氯丁二烯为主要原料聚合而成的，简称CR。具有良好的综合性能，如抗张强度高，耐热、耐光、耐老化性能优良，耐油性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的耐燃性和优异的抗延燃性，其化学稳定性较高，耐水性良好。氯丁橡胶的缺点是电绝缘性能和耐寒性能较差。氯丁橡胶用途广泛，如用来制作运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。

④异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称，全名为顺-1，4-聚异戊二烯橡胶。异戊橡胶与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳定性。异戊橡胶生胶（未加工前）强度显著低于天然橡胶，但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。异戊橡胶可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎还可以用于生产各种橡胶制品。因其结构和性能与天然橡胶近似，故又称合成天然橡胶。

图2-1-10　异戊橡胶产品(www.xing528.com)

图2-1-11　乙丙橡胶产品

⑤乙丙橡胶以乙烯和丙烯为主要原料合成，耐老化、电绝缘性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡胶可大量充油和填充炭黑，制品价格较低，乙丙橡胶化学稳定性好，耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。乙丙橡胶的用途十分广泛，可以作为轮胎胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件，还可以作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。

⑥丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈共聚制得，简称NBR。丁腈橡胶的耐油、耐老化性能好，可在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外，还具有耐水性、气密性及优良的黏结性能。

实际应用中又按橡胶的使用特性把合成橡胶分为通用型橡胶和特种橡胶两大类。通用型橡胶指可以部分或全部替代天然橡胶使用的橡胶，如丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等，主要用于制造各种轮胎及一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的主要品种。特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶，主要有硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶等。

图2-1-12　丁腈橡胶产品

（2）应用

据不完全统计，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万多种，与各行各业都有着密切的联系。像我们日常生活中用到的雨鞋、雨衣、热水袋、儿童玩具、乒乓球拍海绵胶面；医疗卫生行业所用的医用手套、输血管；交通运输上使用的各种轮胎；工业上用的传送带、耐酸碱手套；农业上用的排灌胶管、联合收割机上的橡胶履带；国防上用的飞机、坦克、大炮；甚至成为火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品不可或缺的原料。

建筑施工中使用的各种机械、运输设备、防护用品等几乎都有橡胶制品的配件。现代化建筑中使用的玻璃密封橡胶条、隔音地板、橡胶地毯、防雨材料等。把胶乳混入水泥，可以提高水泥的弹性和耐磨性。在沥青中加入一定量的橡胶或胶乳铺设马路可防止路面的龟裂，并能提高耐冲击性能。

汽车上的橡胶零件大约有三百多种，用量约占轿车总质量的3%～6%。由于橡胶具有良好的耐腐蚀性、密封性、耐寒性，导热、导电性能差，抗拉强度低等特点，因此广泛用于制造汽车轮胎、各种胶管、减震器件、密封件等。

（3）橡胶老化

图2-1-13　橡胶的老化

橡胶及橡胶制品在使用过程中表面出现龟裂、发黏、粉化、硬化、软化、变色等而失去其使用价值，就是橡胶的老化。橡胶老化的原因是其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介质、空气中的臭氧等外部因素的作用，破坏了橡胶的原有化学结构，导致橡胶性能变坏。不同的橡胶制品在不同的使用环境下，其老化情况也不尽相同。即使是同一橡胶制品，因其使用的季节和地区不同，各种因素的作用程度不同，老化情况不同。由此看来，橡胶的老化是由多种因素引起的综合化学反应。

导致橡胶老化的外部因素主要有物理因素、化学因素和生物因素。物理因素包括热、光、电、应力等；化学因素包括氧、臭氧、酸、碱、盐及金属离子等；生物因素包括微生物（霉菌、细菌）、昆虫（白蚁等）。这些因素中，最常见且最重要的化学因素是氧和臭氧。这些外界因素在橡胶老化过程中，往往是相互影响的，能加速橡胶老化进程。如轮胎胎侧在使用过程中就会受到热、光、氧、臭氧等多种因素的影响。

思　考

1.常用塑料的种类和性能。

2.橡胶制品特点。