第5章 合成橡胶

合成橡胶是一类人工合成的高分子弹性体，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，广泛应用于轮胎、胶管、胶带、密封件、电缆绝缘层、医疗卫生及日常生活等领域。本章将系统介绍合成橡胶的基本概念、分类、主要品种、生产工艺、性能特点及应用。

5.1 概述

合成橡胶是以石油、天然气、煤等为原料，通过化学方法合成的高分子化合物。与天然橡胶相比，合成橡胶产量大、品种多，且可通过调整配方和工艺获得特定性能，满足不同工业需求。

5.1.1 发展简史

20世纪30年代，德国和苏联率先实现丁钠橡胶、丁苯橡胶的工业化生产。二战期间，天然橡胶供应中断，推动了合成橡胶的快速发展。此后，顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶等相继问世。

5.1.2 分类

按主链结构可分为碳链橡胶（如丁苯橡胶、顺丁橡胶）和杂链橡胶（如硅橡胶、氟橡胶）。按用途可分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶产量大、成本低，用于轮胎等一般场合；特种橡胶具有耐油、耐高温、耐寒等特性，用于航空航天、汽车、电子等高端领域。

5.2 主要合成橡胶品种

5.2.1 丁苯橡胶（SBR）

由丁二烯和苯乙烯共聚而成，是产量最大的通用合成橡胶。具有耐磨、耐老化、耐热等优点，但弹性、耐寒性稍差。主要用于轮胎、胶鞋、胶管等。

5.2.2 顺丁橡胶（BR）

由丁二烯聚合而成，具有优异的弹性和耐磨性，耐寒性好，但抗湿滑性差。常用于轮胎胎面、胶带、胶鞋等。

5.2.3 异戊橡胶（IR）

由异戊二烯聚合而成，结构与天然橡胶相似，被称为“合成天然橡胶”。具有良好的弹性和耐磨性，主要用于轮胎、胶管、胶带等。

5.2.4 乙丙橡胶（EPR）

由乙烯和丙烯共聚而成，具有优异的耐老化、耐臭氧、耐化学腐蚀性能，电绝缘性好。广泛用于汽车密封条、电线电缆、防水卷材等。

5.2.5 氯丁橡胶（CR）

由氯丁二烯聚合而成，具有耐油、耐燃、耐老化等特性，但耐寒性差。用于制造胶管、胶带、电缆护套、密封件等。

5.2.6 丁腈橡胶（NBR）

由丁二烯和丙烯腈共聚而成，耐油性极佳，耐磨、耐热性好。主要用于制造耐油胶管、密封件、油箱衬里等。

5.2.7 硅橡胶

主链由硅氧键组成，具有优异的耐高低温、耐老化、电绝缘性及生理惰性。用于航空航天、电子电器、医疗器械、食品接触材料等。

5.2.8 氟橡胶

含有氟原子的特种橡胶，具有极佳的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能。用于航空航天、汽车、石油化工等高端密封领域。

5.3 合成橡胶的生产工艺

合成橡胶生产主要包括单体精制、聚合反应、凝聚、干燥、压块包装等步骤。聚合方法有乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合等。其中乳液聚合和溶液聚合应用最广。

5.3.1 乳液聚合

单体在乳化剂和引发剂作用下在水中分散聚合，得到胶乳，再经凝聚、洗涤、干燥制得生胶。丁苯橡胶、氯丁橡胶等常用此法。

5.3.2 溶液聚合

单体在溶剂中由引发剂引发聚合，反应后回收溶剂，经凝聚、干燥得到产品。顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶等采用此法。

5.4 合成橡胶的性能与应用

合成橡胶的性能取决于其化学组成和结构。通用橡胶主打弹性、耐磨、耐老化，用于轮胎、胶管、胶带等；特种橡胶侧重耐高温、耐油、耐化学腐蚀等，用于航空航天、汽车、电子、医疗等。随着技术进步，合成橡胶正朝着高性能化、功能化、绿色化方向发展，如溶液聚合丁苯橡胶、氢化丁腈橡胶、热塑性弹性体等。

5.5 小结

合成橡胶是现代工业不可或缺的材料，品种繁多，性能各异。本章介绍了其基本概念、分类、主要品种、生产工艺及性能应用。掌握这些知识有助于合理选用合成橡胶，推动材料创新与产业升级。合成橡胶将继续向高性能、环保、可持续方向发展。