橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、水利排灌机械和医疗器械等所必需的材料。根据来源不同,橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶综合性能优良,特别是强度高、生热低、加工性能优良,所以至今仍是生产载重子午胎和大型轮胎的首选材料。
天然橡胶来源单一,其主要来源于橡胶树,橡胶树作为一种典型的热带作物,适宜种植的地域十分有限,我国可以种植橡胶林的面积还不到国土面积的1/1000。橡胶树成活6~7年后才开始割胶,一般产胶寿命只有20年左右。在正常条件下,每亩胶园的干胶产量只有50~100千克。一遇到台风、干旱和病虫等自然灾害,就会大幅度减产,在数量上难以满足日益增长的需求。
随着社会的发展,性能局限的天然橡胶也越来越难以适应人类各种各样的需求。例如,汽车胎面用胶既要使车辆安全舒适又要耐磨省油,内胎要求有高气密性;越野车和某些长期在恶劣环境下运转的汽车轮胎还要求耐光、耐老化;航天用的橡胶部件不仅需要耐几百摄氏度的高温,而且需要承受零下一百多摄氏度的低温,其使用温度区间非常大;不少设备的衬里既要耐腐蚀还要耐油;用于人体内部的橡胶材料一方面需要长期无害无损,还需要与人的机体组织有很好的相容性;有的橡胶制件还要求有抗震吸能性能。要满足这些形形色色的要求,只能依靠合成橡胶了。
合成橡胶起步虽然比天然橡胶晚了好几个世纪,但它却摆脱了天然橡胶生产受自然条件限制和性能单一的缺陷。合成橡胶是以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子聚合物,合成橡胶原料来源广泛,通过石油、天然气、煤炭乃至许多农产品都可获得生产合成橡胶的原料。合成橡胶虽然在性能上一般不如天然橡胶全面,但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能,因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。以下的例子可以说明合成橡胶特有的作用:
(1)顺丁橡胶的弹性与天然橡胶相当,耐磨性却比天然橡胶高1.5倍。
(2)乙丙橡胶在100℃左右的使用寿命接近天然橡胶的100倍。
(3)丁基橡胶对空气的透过率仅为天然橡胶的1/10,硅橡胶对氧气的透过率则是天然橡胶的25倍。
(4)硅橡胶可在-100~200℃之间使用,而天然橡胶一般只能在-20~60℃之间使用。
(5)丁腈橡胶有天然橡胶不具备的耐油性能,氢化丁腈橡胶耐酸性介质的能力比丁腈橡胶好5倍,而且能在170~180℃之间使用。
正是由于以上原因,合成橡胶的发展速度大大超过天然橡胶。2019年,世界合成橡胶需求量达1518万吨,占全球橡胶消费量的53%。