合成橡胶，又称为合成弹性体，合成橡胶是由单体通过聚合反应制得的一类高分子材料，具有良好的弹性和耐磨性，被广泛应用于各个领域。这类材料通常具有与天然橡胶相似的弹性性能，但可以通过调整聚合条件和单体组成来获得不同的物理和化学性能。

一、合成橡胶的定义和分类

1. 合成橡胶定义

又称为合成弹性体，合成橡胶是由单体通过聚合反应制得的一类高分子材料，具有良好的弹性和耐磨性，被广泛应用于各个领域。这类材料通常具有与天然橡胶相似的弹性性能，但可以通过调整聚合条件和单体组成来获得不同的物理和化学性能。

2. 常见的合成橡胶分类

合成橡胶可以根据其化学结构和性能特点进行分类，主要包括以下几类：

①丁苯橡胶（SBR）：由丁二烯和苯乙烯共聚而成，具有良好的耐磨性、耐寒性和加工性能。

②顺丁橡胶（BR）：由丁二烯聚合而成，具有优异的弹性、耐磨性和低温性能。

③氯丁橡胶（CR）：通过氯化丁二烯聚合物制得，具有良好的耐油性、耐候性和耐燃性。

④丁腈橡胶（NBR）：由丁二烯和丙烯腈共聚而成，特别适合用于接触油类介质的场合，如密封件、油管等。

⑤硅橡胶：由硅氧烷链构成，通过硅氧键（Si-O-Si）连接而成。具有优异的耐温性、耐候性和生物相容性。

⑥聚氨酯橡胶（PU）：由异氰酸酯和多元醇反应而成，具有优异的耐磨性和耐油性。

⑦乙丙橡胶（EPR/EPDM）：由乙烯、丙烯和少量二烯单体共聚而成，具有良好的耐候性、耐水性和耐化学性。

⑧氟橡胶（FKM）：由氟化单体聚合而成，具有极好的耐高温、耐油、耐化学性能。

⑨丁基橡胶（IIR）：由异丁烯和少量异戊二烯共聚而成，具有非常低的气体透过率和良好的化学稳定性。

⑩聚异戊二烯橡胶：由异戊二烯单体通过聚合反应制得，结构与天然橡胶非常相似，具有良好的弹性、耐磨性、耐寒性、化学稳定性。

⑪聚丁二烯橡胶：由丁二烯单体通过聚合反应制得，具有优异的弹性和耐磨性。

3. 合成橡胶的应用

图1

（1）在汽车工业中，合成橡胶是制造轮胎的关键材料，轮胎的胎面通常使用聚丁二烯橡胶（BR）或丁苯橡胶（SBR）以提高耐磨性和抓地力。除了轮胎，合成橡胶还用于汽车的密封件、减震器、胶管等部件。

（2）在鞋类制造中，合成橡胶被用于制作运动鞋底和工作靴，特别是需要高弹性和耐磨性的场合。合成橡胶还被用于制造各种体育用品，如球类和运动器材的减震部件。

（3）在建筑行业中，合成橡胶被用作门窗的密封条、防水材料等。此外，合成橡胶还用于制造胶带、胶管、电线电缆的绝缘层和护套等。

（4）在医疗领域，合成橡胶被用于生产医用手套、导管、止血带等医疗用品。合成橡胶还被用于制造日常用品，如橡皮擦、雨衣、手套等。

二、橡胶结构与谱图

1. 聚异戊二烯橡胶

图2

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图3 顺式1,4-聚异戊二烯(a)和反式1,4-聚异戊二烯(b)的红外光谱

聚异戊二烯橡胶的构型对其性能有很大影响。顺式和反式构型会导致不同的物理性质。

（1）顺式聚异戊二烯橡胶中的C-H摇摆振动峰更加明显，因为在顺式构型中，两个甲基位于同一侧，导致该区域的振动更加显著。

（2）反式聚异戊二烯橡胶的C-H摇摆振动峰可能较弱或形状略有不同，因为两个甲基位于相对两侧。

图8 聚丁二烯红外谱图(硫化胶热解)

图9 聚丁二烯橡胶主要特征吸收峰和有关结构

聚丁二烯橡胶所含异构体比例不同,其热解物的红外光谱图在10.4μm、11.0μm(962cm^-1、990cm^-1)处的吸收相对强度亦不同。

三、丁苯橡胶

图10

图11 

图12 丁苯橡胶红外谱图(硫化胶热解)

图13 丁苯橡胶主要特征吸收峰和有关结构

通常，作为合成像胶的丁二烯、苯乙烯共聚物具有较高含量的反式1,4-结构。

因此，967cm^-吸收带软强，但作为交联的浸渍和涂层树脂具有高含量的1,2-结构，因此900cm^-和910cm^-吸收带较强。

四、丁腈橡胶

六、乙丙橡胶（EPM）

七、氯磺化聚乙烯橡胶

图23

图23

氯磺化聚乙烯橡胶(CSPE)是用SO₂和过量的氯气的混合物处理而制备的。工业氯磺化聚乙烯橡胶含有26%~27%的氯和1%~1.5%的硫，绝大部分氯在聚乙烯的氯化反应中用去，硫以SO₂Cl存在。

图24

图24

图25 氯磺化聚乙烯橡胶红外谱图

图26 氯磺化聚乙烯橡胶峰和结构

八、硅橡胶

图27

图28 硅橡胶红外谱图

九、氟橡胶

图29

图30

图30

图31 氟橡胶红外谱图(硫化胶制膜)

图32 氟橡胶的特征吸收峰

十、氯丁橡胶

图33图33

图34

图35

图36 氯丁橡胶红外谱图(硫化胶热解)

图37 氯丁橡胶主要特征吸收峰和有关结构

氯丁橡胶的热解产物可产生变化光谱，因而缺乏特征性，最有价值的吸收位于12.2μm(820cm^-1)，该峰宽，而且经常不是很强。位于13.4μm(747cm^-1)的弱吸收有时不出现 位于11.3μm(885cm^-1)和14.3μm(699cm^-1)处吸收较强。在某种程度上讲，它们对所有其他聚合物又都是共有的，所以给氯丁橡胶的鉴定带来一定困难。

十一、聚氨酯弹性体

图38

聚氨酯（PU），全名为聚氨基甲酸酯，是由多元醇和多异氰酸酯经缩聚反应形成且力学性能优异的高分子材料，可塑性极强。

聚氨酯的密度在1.2到1.3 g/cm³之间，具有高密度、高强度、高韧性、高耐磨性等特点。聚氨酯具有黄或棕黄色的粘稠液体外观，不溶于水，但可以溶于苯乙烯、二甲苯等有机溶剂。其熔点、相对密度、溶解性等理化性质因具体类型而有所不同。

图 39

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