合成橡胶
概述
橡胶是以高分子化合物为基础的材料，它在很宽的温度范围内（-50～150℃）处于高弹态，在较小的负荷作用下能发生很大的变形，除去负荷后又能很快恢复到原来的状态。橡胶可分为天然橡胶与合成橡胶两类。天然橡胶化学组成是聚异戊二烯，其结构式为
但其产量有限，不能满足各种需要，目前已能生产几十种合成橡胶。
合成橡胶是人工合成的高弹性聚合物，也称合成弹性体。产量仅低于合成树脂（或塑料）、合成纤维。其性能因单体不同而异，少数品种的性能与天然橡胶相似。某些合成橡胶具有较天然橡胶优良的耐温、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。经硫化加工可制成各种橡胶制品。
分类
合成橡胶的种类和性能因单体不同而不同。根据化学结构可分烯烃类、二烯烃类和元素有机类等。重要的品种有丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶等。
按使用特性可分为通用型和特种橡胶两大类。通用型合成橡胶指可以部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，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；特种橡胶指有特殊性能（如耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和高气密性等）、用于特殊场合的橡胶，如硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和丁基橡胶等，这类橡胶用量虽少，但不可缺少。
通用橡胶性能和天然橡胶相似，如丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等。工业上为了满足某些特殊性能（耐油、耐高温等），还合成了特种橡胶，如硅橡胶、含氟橡胶、丁腈橡胶、聚异丁橡胶等。
（1）丁苯橡胶
丁苯橡胶是以丁二烯和苯乙烯为单体进行催化共聚而成，其结构式为
丁苯橡胶是应用最广、产量最多的合成橡胶。其性能与天然橡胶接近，耐热、耐磨、耐老化性能比天然橡胶好，可用来制轮胎、皮带等，且可与天然橡胶共混，用作密封材料和电绝缘材料。然而它与天然橡胶有相同的缺点，即不耐油和有机溶剂。
（2）丁腈橡胶
由丁二烯与丙烯腈两种单体加聚可制得丁腈橡胶，其结构式为
由于分子中引入了极性基团—CN，这种橡胶的最大优点是耐油，其拉伸强度比丁苯橡胶要好，耐热性比天然橡胶好，但电绝缘性和耐寒性差，且塑性低、加工较困难。它主要用作耐油制品，如机械上的垫圈以及飞机和汽车上需要耐油的零件等。
（3）硅橡胶
硅橡胶是一种链型结构的聚硅氧烷（又称聚硅醚）。与大多数橡胶的结构不同，其分子主链由硅原子和氧原子交替组成。目前用量最大的是甲基乙烯基硅氧烷，其结构式可表示为
由于Si—O键能（368kJ·mol-1）较大，因此它是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶。它既耐低温又耐高温，能在-65～250℃之间保持弹性，耐油、防水、电绝缘性能也很好。但机械性能较差、耐碱性不及其他橡胶。硅橡胶可用作高温高压设备的衬垫、油管衬里、密封件和各种高温电线、电缆的绝缘层等。此外，硅橡胶无毒、无味、柔软光滑、生理惰性及血液相溶性均很优良，可用作医用高分子材料，如人工器官、人工关节、整复材料、药液载物等。
许多合成橡胶是线型高分子，具有可塑性，但强度低，回弹力差，容易产生永久变形。因此如何克服合成橡胶的这些缺点，是人们关注的问题。研究表明，若加入硫磺与橡胶分子作用，可使橡胶硫化。反应如下：
硫的作用是使线型橡胶分子之间形成硫桥而交联起来，转变为体型结构，使橡胶失去塑性，同时获得高弹性。硫是橡胶的硫化剂，凡能使橡胶由线型结构转变为体型结构、并获得弹性的物质都可称为橡胶的硫化剂。
