橡胶

橡胶 （印度。曹 =树和 ochu =撕裂）是制造橡胶的弹性聚合物的总称。橡胶可以是硫化的、未硫化的或预硫化的。

植物生产的某些类型的橡胶有：天然橡胶、巴拉塔胶、菊苣胶、古塔胶和银胶菊胶（Parthenium argentatum ）。天然橡胶，由乳胶（橡胶树的乳状汁液（Hevea brasiliensis ))，是经济上最重要的一种。合成橡胶如今覆盖了全球约 60% 的需求，有多种形式。此外，油脂和橡胶再生物也被理解为橡胶。

历史

前哥伦布时期

中美洲人民和亚马逊地区的土著人民以各种方式使用天然橡胶。最著名的是使用实心橡胶球的中美洲球类运动。它的拒水性也为人所知，因此在织物上涂上它；据说玛雅人为他们的脚提供了有限耐用的橡胶涂层。

已知最古老的橡胶制品可追溯到公元前 1600 年。

中美洲以外

起初，来自中美洲的橡胶消息只传到欧洲的少数人手中，比如查理五世皇帝，埃尔南·科尔特斯向他展示了一支阿兹特克队。只有通过书籍，才能将知识提供给公众。 1615 年，Juan de Troquemadas 在“De la Monarquia Indiana”中描述了印第安人如何使物体具有防水性，以及 1520 年左右的征服者 Bernal Díaz del Castillo 如何制造阿兹特克球手。然而，直到 1632 年，这个帐户才在马德里的一个图书馆中被发现并发表。

在 1735 年至 1745 年巴黎科学院在亚马逊地区进行的一次科学考察中，查尔斯·玛丽·德·拉·康达明 (Charles Marie de La Condamine) 观察了橡胶的使用方式并描述了印度的生产方法。这引发了进一步的报道和欧洲对这种新材料的首次实验：1761 年发现了固体橡胶的溶剂，大约 1770 年创造了橡皮擦，1791 年塞缪尔·皮尔（Samuel Peal）首次获得专利，将溶解在松节油中的橡胶应用于织物，1824 年第一件雨衣或Macintosh 和惠灵顿靴子。这些早期的雨靴因 19 世纪初英格兰第一代威灵顿公爵亚瑟·韦尔斯利而闻名。尽管取得了这些和其他的成功，但这种材料仍然难以使用，因为它在热时开始粘着，在冷时变脆。

橡胶繁荣和崩溃

1839 年查尔斯·固特异发明硫化工艺后，1839 年至 1910 年间亚马逊地区出现了橡胶热潮，这使得马瑙斯和贝伦市成为当时巴西最富有的地区。当时，马瑙斯的亚马逊剧院成立，于 1897 年 1 月 7 日与 La Gioconda 一起开幕 由 Amilcare Ponchielli 和 364 公里的马德拉马莫雷铁路 (EFMM) 开通。这是为了将橡胶从亚马逊地区难以通过船运到里约马德拉河的韦柳港。在玻利维亚和巴西之间的彼得罗波利斯条约中甚至提到了铁路连接，因为同意将铁路从 Río Mamoré 的巴西边境城镇瓜哈拉-米里姆延伸到玻利维亚的里贝拉尔塔市。然而，这从未建成，因为橡胶热潮在那之前就结束了。

在橡胶形式的橡胶成为重要材料之后，人们尝试在种植园中种植橡胶树。他们只在南美洲以外取得成功，例如在亚洲殖民地的英国人。早在 1876 年，英国人亨利·威克姆 (Henry Wickham) 就已将大约 70,000 颗橡胶种子从巴西走私到英国锡兰（现斯里兰卡），但直到 20 世纪初，才从亚洲大量涌入市场。另一个重要的产区是热带非洲。尤其是在利奥波德二世统治下的刚果自由邦，当地居民被迫以残酷的方式收集橡胶（“刚果暴行”）；在加蓬和中非共和国等法国殖民地区，居民也为此目的遭到剥削。

由于巴西以外的种植园，价格可能会被压低，亚马逊地区的橡胶繁荣结束。尽管第一次世界大战期间的巨大需求导致了上升，但这并没有持续下去。除了巴西人之外，英国人也遭受了低价的困扰，这就是为什么他们在 1920 年制定了史蒂文森计划（en：Stevenson Plan），这是一个主要以最大消费者美国为代价的橡胶卡特尔。当时，亨利福特想出了在巴西自己种植橡胶的计划。在现在的福特兰迪亚，在阿威罗市，福特在 1920 年代雇用了多达 5,000 名工人，但由于各种困难，例如巴西发现的 Microcyclus ulei 真菌的严重侵扰 ，项目失败。 1934年又一次尝试稳定橡胶价格（en:International Rubber Regulation Agreement）。

世界大战期间的橡胶短缺

在两次世界大战期间，德国失去了橡胶来源，促使人们寻找替代品。第一次世界大战期间，弗里茨霍夫曼用二甲基丁二烯生产了所谓的甲基橡胶，一种橡胶替代品。

橡胶在第二次世界大战期间也变得稀缺。这一次不仅是为了欧洲轴心国，也是为了盟国，因为亚洲种植园已被日本征服。

在德国，I.G. Buna 工厂 1935 年的颜色丁苯橡胶。例如，在 Schkopau，褐煤被用作原材料，必要的氢气来自邻近的 Leuna 工厂。

从 1940 年起，美国国家 橡胶储备公司 储存 天然橡胶，因为美国担心日本在亚洲发动袭击会导致供应中断。发生这种情况时，美国从 1941 年开始为丁纳橡胶建造 15 家政府资助的工厂。丁苯橡胶的专利由新泽西标准石油公司持有，该公司与 I.G. Farben 拒绝为美国市场发布 Buna 专利，因此调查委员会指责该公司“继续阴谋支持德国”，哈里·S·杜鲁门在新闻发布会上谈到了“叛国罪”。美国国会决定为美国发布 Buna 专利。 1943年，美国“政府橡胶”产量185,175吨，首次超过德国110,569吨，战后有望增至73万吨以上。

已经尝试使用其他生产橡胶的植物。在俄罗斯战役期间，德国国防军捕获了俄罗斯关于蒲公英（Taraxacum kok-sa​​ghyz 罗丹）用于橡胶生产。 1944 年，德国计划在东欧的 120,000 公顷土地上种植蒲公英，因为它们的根部含有 6% 到 10% 的橡胶，但由于战争的进程，这变得不可能。在美国，银胶菊 (Parthenium argentatum ) 在二战期间被研究作为替代植物。在这里，橡胶也主要集中在根部，比例在7%到10%之间。

合成橡胶

大约在 1860 年，Greville Williams 能够从天然橡胶中蒸馏出异戊二烯，分子式 C₅ H₈ 决定。通过这种方式，他使 Gustave Bouchardat 在 1879 年首次生产合成橡胶，该过程持续了几个月，方法是用盐酸加热从橡胶中获得的异戊二烯并获得类似橡胶的物质。大约在 1900 年，J. Kondakow 用二甲基丁二烯生产了第一个全合成橡胶，早在 1909 年，第一个合成橡胶生产专利被授予 Fritz Hofmann。从 1915 年到 1918 年，在勒沃库森的拜耳公司生产了 2500 吨。

第一种商业上可行的合成橡胶是丁苯橡胶 (SBR)，它是由 Walter Bock 于 1929 年开发的 1,3-丁二烯和苯乙烯的乳液聚合物。 1930 年，Erich Konrad 和 Eduard Tschunkur 开发了丁二烯-丙烯腈橡胶 (NBR)，并在美国杜邦公司开发了氯丁橡胶 (CR)，现在以氯丁橡胶的形式出售。硅橡胶于 1942 年在美国诞生，氟橡胶于 1948 年诞生。在随后的几年里，越来越多的针对特定需求的合成橡胶被开发出来。

天然橡胶

古代中美洲人不知道硫化，所以他们通过添加树木和植物的汁液，完成了将乳胶转化为橡胶状材料的过程。

在巴西，天然橡胶仍然只能作为收藏品（开采主义）以高昂的代价获得。这种生态完美、可持续的管理为许多当地人提供了独立、体面的生活。 （另见：奇科·门德斯）

交易形式

天然橡胶可以作为液体出售，便于以后混合。为此，现场将树液增稠并用氨水稳定。如果天然橡胶经过预硫化，它仍然保持液态。

天然橡胶也可以作为固体材料出售。为此，液体会凝结（使其凝结）。然后将潮湿的材料以各种方式洗涤、干燥和成型。一些传统行业是：烟熏床单、风干床单、浅色可丽饼（水洗）和棕色可丽饼（未水洗）。

• 绉胶：天然橡胶用亚硫酸钠凝固而成。橡胶穿过带肋的滚筒，最后穿过一些光滑的滚筒。

• 橡胶片：天然橡胶用弱甲酸或乙酸凝固。然后将橡胶在轧机中轧制成几毫米厚、约半米宽的光滑条带，最后一个辊子压印出特色图案。

在被分成约 1 米长的“薄片”或“薄饼”后，这些被干燥，按质量分类，并以约 100 公斤的大包出售。

今天，使用国家标准化工艺制造的天然橡胶是最常见的。这些方法的示例有：泰国测试橡胶 (TTR)、标准印度尼西亚橡胶 (SIR) 或标准马来西亚橡胶 (SMR)。

天然橡胶也可以粉末形式出售。

世界生产

当今五个最重要的天然橡胶生产国是泰国、印度尼西亚、马来西亚、印度和中华人民共和国。非洲最大的生产国是：科特迪瓦、尼日利亚和利比里亚。世界产量达到每年 760 万吨（干重，2003 年），其中 80% 用于出口。主要客户是美国、日本、中国、德国和法国。

资料来源：Handelsblatt - 数字世界 (2005)

健康

过敏，即所谓的乳胶过敏，可能发生在天然橡胶上——实际上是它所含的微量蛋白质。虽然相对普遍，但确切的流行率尚不清楚；估计值为 3-20%。然而，众所周知，经常接触天然橡胶的人代表了更频繁地遭受这种过敏的风险群体。这些是医生、外科护士、护士，还有经常需要进行手术的儿童。如果您改用纯合成橡胶，则可以毫无问题地做到这一点。然而，一些塑料含有天然乳胶而没有标签，这可能会带来很大的问题，特别是对于有这种过敏症的患者。

合成橡胶

主条目：合成橡胶

今天，橡胶主要通过聚合合成生产。它主要由苯乙烯和丁二烯制成，其他原料基础是苯乙烯丙烯酸酯、纯丙烯酸酯、醋酸乙烯酯。

聚合物链通常由烃组成。基于有机硅或其他化合物的链也是可能的。

世界生产

目前，合成橡胶约占橡胶总需求的60%。 1998 年，根据国际合成橡胶生产商协会（IISRP）的数据，销售额为 1040 万吨，其中 70% 用于汽车行业。最畅销的合成等级是：丁苯橡胶（SBR）、聚丁二烯橡胶（BR）、丁腈橡胶（NBR）、氯丁橡胶（CR）和三元乙丙橡胶（EPDM）。丁苯胶乳 (SBL) 对地毯行业很重要，而硅橡胶 (SI) 的应用温度最高可达 300 °C。

化学结构

天然橡胶由聚合的异戊二烯（2-甲基-1,3-丁二烯）组成，结构极其均匀（顺式-1,4-聚异戊二烯含量> 99%）；它的平均摩尔质量非常高，约为200万克·摩尔。

材料属性

由于硫化，橡胶的性能发生了显着变化。另外，现在橡胶一般都用作复合材料。

未硫化橡胶是粘弹性的，这意味着在施加外力后，材料会缓慢拉伸至最终伸长率，并且在外力移除后不会完全恢复到原来的形状。硫化后，橡胶表现出两个重要的弹性：在高温下，材料仍具有粘弹性，而在低温下则表现出弹性行为。但是，如果温度低于玻璃化转变温度，橡胶就会变硬变脆。

硫化天然橡胶特别有弹性（即使在低温下），拉伸强度也很高。

进一步处理

橡胶通常辅以填料，如炭黑，例如B. 增加汽车轮胎的耐磨性、增塑剂、添加剂（交联矿物油或植物油，具有类似橡胶的特性）、交联化学品、抗老化剂、阻燃剂和颜料或染料。根据最终产品的要求，可以进一步添加。

天然橡胶和合成橡胶都是硫化的。

橡胶可进一步加工成多孔橡胶，也称为泡沫橡胶，其中弹性泡沫具有完全封闭的孔隙结构 完全打开 可能有。通过这种方式，不仅可以节省材料和成本，而且可以节省型材的某些机械性能，例如B.硬度可以改变。

产品

65% 到 70% 的橡胶用于生产汽车轮胎。

天然橡胶可用作唯一的聚合物或与合成橡胶混合使用。缺点是天然橡胶遇阳光、紫外线或油脂会溶解。

主要应用领域是用于纸张涂层、地毯背衬和浸渍制品的粘合剂，例如g. 薄手套。

以泡沫形式，橡胶用于床垫和海绵。它还存在于用于避孕套、手套或气球的非常薄的薄膜中，以及用于制造模具、卡车和汽车轮胎、发动机支架和各种橡胶/金属化合物的较厚薄膜中。

另一个重要的应用是橡胶密封型材。由于有利的天气特性，EPDM 主要用于此目的。密封系统是通过挤压制造的，通常在随后的精加工过程中进行植绒、层压和/或涂漆。

由天然橡胶（乳胶）或橡胶制成的服装和其他物品会以一种特殊的方式（温暖 - 寒冷、潮湿、强调体型）刺激皮肤和其他感官（气味、视觉），从而服务于橡胶恋物癖。

参考文献

Georg Abts：橡胶技术简介 .汉瑟出版社，2007，ISBN 3-446-40940-8

• 古塔胶
• 辣椒酱
• 巴拉塔
• 硫化
• 体温计

个人证明

1. ↑ “福特对橡胶的痴迷。非理性决策的实证研究
2. ↑ Jochen Streb，二战前和二战期间德国和美国合成橡胶工业的发展
3. ↑ 种植蒲公英用于生产橡胶
4. ↑ 作物数据库蒲公英
5. ↑ 银胶菊作物数据库
6. ↑ https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/284/5422/1988
7. ↑ 乳胶过敏信息协会