天然橡膠（Natural rubber，NR）是一種以順-1，4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其成分中91%～94%是橡膠烴（順-1，4-聚異戊二烯），其余為蛋白質、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質。通常指從橡膠樹上采集的天然膠乳，經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。世界上約有2000種不同的植物可生產類似天然橡膠的聚合物，已從其中500種中得到了不同種類的橡膠，但真正有實用價值的是巴西三葉橡膠樹。全球三大天然橡膠生產區可分為亞洲、非洲和美洲。亞洲是全球最大的橡膠樹商業化種植區，種植面積較大的國家有：印度尼西亞、泰國、馬來西亞、中國、印度、越南、尼日利亞、巴西、斯里蘭卡、利比里亞等。
天然橡膠具有高彈性、抗拉伸、強耐磨、耐熱、耐寒、耐水、耐油等特性，具有良好的物理機械性能，分子結構規整性好，容易與硫化劑發生結構化反應。天然橡膠的缺點是耐臭氧老化性和耐熱氧老化性差。
天然橡膠是應用最廣的通用橡膠。大量用于制造各類輪胎，各種工業橡膠制品，如膠管、膠帶和工業用橡膠雜品等。此外，天然橡膠還廣泛用于日常生活用品，如膠鞋、雨衣等，以及醫療衛生制品。天然橡膠可按應用需要進行化學改性，常見的品種有環氧化天然橡膠、氯化天然橡膠、液體天然橡膠、天甲橡膠和脫蛋白天然橡膠等改性天然橡膠，這些橡膠均有其各自優異的專用性能，并保持了天然橡膠綜合性能優異的特點。
歷史
發現
最早發現和利用天然橡膠的是居住在南美亞馬遜河沿岸的印地安人。1493~1496年，克里斯托弗·哥倫布第二次去美洲大陸時，他的同伴就曾在海地看到當地人玩橡膠球的情景。1735年，到南美考察的法國科學家康達明（C.M.Conidamine，1701~1774）也曾對那里的印地安人割取橡膠乳汁，并用以制做膠鞋、容器等，做過詳細的記敘。
發展
1768年，法國人麥加（P J Macquer）用乙醚軟化橡膠，制成強韌的橡膠膜，而且利用蠟模制成了橡膠軟管。1770年，英國化學家普里斯特（JPriestly）發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡，他當時把這種用途的材料稱為"India rubber"，橡膠（rubber）這個詞就是這樣來的。
1823年，英國人麥金托什（CMackintosh）利用橡膠制成了"馬金托什"防水斗蓬。但是發現純天然橡膠遇熱會變得黏稠發粘，遇冷則變得又硬又脆，而且還有很難聞的氣味，這成了橡膠應用的攔路虎。1839年，美國人查爾斯·固特異（Charles 固特異）發現了在橡膠中加入硫和堿式碳酸鉛，經加熱后制出的橡膠制品遇熱或在陽光下曝曬時，才不再像以往那樣易于變軟和發粘，而且能保持良好的彈性，從而發明了橡膠硫化技術，為橡膠大量商業化應用邁出了決定性的一步。
1876年，英國人亨利·韋翰（HenryWickham）從巴西亞馬孫河地區秘密采集了7萬顆橡膠樹種子偷運到英國。同年植物學家羅貝特·克拉斯（Robert Cross）去巴西，在11月又運了數千顆橡膠樹種回到英國。這些幼苗到1876年底全部被分配到了當時英國的各殖民地種植，包括了當時的英國殖民地斯里蘭卡（Ceylon）--就是現在的斯里蘭卡的佩里登尼亞植物園（Perideniya Gardens）、新加坡植物園等。
1888年，芮德勒被任命為新加坡植物園主任之后，帶領大家，積極試驗各種新的取膠方法。到1897年，他們終于發明了連續割膠法，這種方法不傷樹，使橡膠樹可以在幾十年里連續割膠。
1900年，東南亞地區的天然橡膠產量占全球的1%，1910年達到11%，1921年超過90%。1941年，東南亞地區的天然橡膠產量占全球的97%。
第二次世界大戰期間，澳大利亞北部、熱帶非洲以及中南美洲等國家和地區開始大規模發展天然橡膠。1940年非洲開始大規模種植橡膠樹，1950年種植面積占世界的6%，1960年代開始大力發展，種植面積超過30萬公頃，產量為16-19萬噸。1990年代超過50萬公頃，產量超過35萬噸。但進入二十一世紀后，受戰亂和不穩定政局的影響，橡膠種植業發展減緩。
中國橡膠
中國的天然橡膠生產始于1904年，當時從新加坡購進橡膠樹苗8000余株，種植在云南省德宏傣族景頗族自治州，后由于管理不善橡膠園被毀。1904年，有華僑從馬來西亞運一批杜仲種子回海南島，在洛基鄉西領村栽培。1910年，有華僑從南洋帶種苗回海南島，在安定縣六口溝（今瓊中黎族苗族自治縣會山鄉坡塘）栽培。1937年，海南島有膠園60多處，橡膠樹217000多棵。1947年，又有泰國華僑引進橡膠苗木，在云南省西雙版納傣族自治州的橄欖壩建立橡膠園。
新中國成立后，中國熱帶農業科學院的科技工作者通過科學實踐，打破了所謂15°N以北是巴西橡膠樹種植"禁區"的定論，成功地在18°-24°N的廣大地區種植巴西橡膠樹，并獲得較高的產量。1996年天然膠產量已達到42萬噸，成為世界第五大天然膠生產國。2013年，全國橡膠種植面積達到110多萬公頃，開割面積達70多萬公頃，種植面積和開割面積僅次于印度尼西亞和泰國，世界排名第三。
化學組成與結構
化學組成
天然橡膠是由90%以上的橡膠成分（橡膠烴）及10%的其它物質（非橡膠成分）組成。以煙片膠為例，其化學組成如下表所示。
化學結構
天然橡膠的主要成分是橡膠烴，它是由順式2-甲基-1，3-丁二烯鏈節組成的天然高分子化合物，n值約為10000左右，分子量為3~3000萬，多分散性指數為2.8~10，并具有雙峰分布規律，因此，天然橡膠具有良好的物理機械性能和加工性能。
性質
彈性：天然橡膠是由許多細長分子鏈構成。這些分子鏈具有很大的柔順性和移動性。這些分子通常卷曲成不規則的線團。當受外力拉伸時，分子鏈會伸展；外力消除后，分子鏈恢復原狀。
天然橡膠的應力應變行為呈現明顯的馬林斯效應（Mullins effect）和佩恩效應（Payne effect），且常被作為超彈性材料的模型。
密度：天然橡膠的密度小于1，0.91~0.93 g/cm3，結構間隙較小，所以不透氣，也不透水。
耐磨性：由于其彈性和柔韌性，天然橡膠具有很高的耐磨性，使其適合制造各種耐用的制品，如車胎、鞋子等。
耐溫性：天然橡膠在溫度范圍內的物理性質基本穩定，耐受低溫至-70°C，適用于低溫環境下的使用。
可塑性：天然橡膠在加熱和壓力下可以變形，并保持所形成的形狀，這使得其可用于制造各種形狀和大小的制品。
絕緣性：天然橡膠的橡膠烴是聚異戊二烯。2-甲基-1，3-丁二烯無極性基。橡膠是高分子化合物，既無電子導電，也無離子導電，所以是很好的絕緣體。
化學穩定性：天然橡膠有不飽和雙鍵，每一個雙鍵就是一個活化點。在空氣中的氧、臭氧和光、熱的作用下，這些活化點可使橡膠變軟發粘或變硬發脆，甚至龜裂，使原有的優良彈性、機械強度及絕緣性能逐漸衰微。
天然橡膠有較好的耐堿性能，但不耐濃強酸。天然橡膠是非極性橡膠，只耐一些極性溶劑，如天然橡膠不溶于丙酮、水、乙醇等極性溶劑。而在非極性溶劑中會發生溶脹，例如天然橡膠溶解于松節水、石腦油、汽油、苯、環己等溶劑。
應用領域
交通運輸業
輪胎生產是天然橡膠最重要的用途，中國天然橡膠年消費量的75%用于輪胎生產。每輛汽車有數百個橡膠零部件，橡膠零部件重量約占整車自重的3%~6%，其中輪胎中橡膠重量約占橡膠總重量的70%。同時天然橡膠也是航空輪胎中占比最高的原材料，且無法被替代。除了汽車上常見的普通輪胎外，天然橡膠還用于各大車站的載人輸送帶，搶險救災的氣墊船等。
建筑業
天然橡膠材料具有阻尼特性可在橋梁和房屋減震等方面得到廣泛的應用。在20世紀80年代，日本通過人工試驗和地震考驗，使用積層橡膠有效防止地震波傳向建筑，有良好的減震效果。中國將天然橡膠應用到建筑工程減震隔震工程中，部分工程經受了汶川、蘆山等地震的考驗，能夠證明天然橡膠材料具有減輕地震破壞力，提升房屋建筑工程抗震能力。由天然橡膠制成的振動隔離器可以在機械設備、建筑物和橋梁等結構中減少振動和噪音，保護設備和結構的安全性和可靠性。
天然橡膠是一種優良的彈性體聚合物，用于瀝青改性，可提升瀝青混合料的抗車轍、抗疲勞和溫度敏感性等性能，使路面整體服務性能得到有效改善，增強了瀝青路面的自愈能力。
日常用品
天然橡膠是乳膠手套、橡皮擦、枕頭等生活用品的基礎原料。天然橡膠手套可以提供卓越的防水性能和手部保護，同時具有耐用性和可重復使用性。橡皮擦是最常見的天然橡膠制品之一，通常用于擦除鉛筆或炭筆的痕跡。天然橡膠制成的乳膠床墊，具有較好的彈性，可以滿足不同人群的需求，適用于不同的睡姿。
工業用品
由橡膠制成的工業用品因其耐高溫、耐磨損等優點用途十分廣泛，如用來防水或防油的密封圈、密封膠帶，應用在煤山、礦山等地，可以有效地防止液體和氣體泄漏，提高設備的效率和可靠性。
醫療制品
橡膠制品在各大醫療部門都是是不可或缺的，如常見的注射器、輸液管、醫療手套等。同時，做各類檢查的醫療器械中的一些配件也有橡膠制品，如呼吸機管道、輸液管道等，這些天然橡膠的醫療制品具有優異的柔韌性和耐用性，可以耐受液體和氣體的流動。
運動器材
天然橡膠具有高彈性和耐磨損性能，能夠承受運動器材的高強度使用，也廣泛用于制造各種運動器材。
網球拍手柄：天然橡膠被廣泛用于網球拍的手柄中，主要是因為其柔軟性和抓握感。在制造過程中，天然橡膠被混合在聚氨泡沫中，從而提高了手柄的舒適度和耐用性。
游泳眼鏡：游泳眼鏡的密封墊使用天然橡膠制成，其柔軟性和適應性使得它們可以適應各種頭型和面部形狀。此外，天然橡膠還具有耐用性和防水性，可以提供長時間的泳裝保護。
瑜伽墊：天然橡膠也是瑜伽墊的常見材料之一，因為它提供了非常好的防滑性和緩沖效果，可以幫助練習者更好地保持平衡和姿勢。此外，天然橡膠還有助于吸收汗水和殺菌，從而保持墊子的清潔和衛生。
球拍握拍：與網球拍相似，羽毛球拍握把也經常使用天然橡膠來提供更好的握持和手感。天然橡膠還具有防滑性和耐用性，可以有效地抵御汗水和濕度對握把的影響。
其他
國防武器設備都離不開橡膠制品，如野外扎營用的帳篷、陸地作戰的坦克等。另外宇航員的航天服，既可以防高溫又可以防輻射，同樣也是橡膠制品。
氨綸是一種具有天然橡膠彈性的絲織材料，具有彈性高、回彈性好、細度均勻的特點，可與其他材料配合制織成具有彈性的緊身服裝和襪口。
來源與生產
來源
自然界含橡膠成分的植物有400種之多，大部分生長在熱帶地方。其中，產膠量最多、質量最好的為人工種植的橡膠樹。一般所說的天然橡膠，就是指這種橡膠樹所產的膠。
三葉橡膠樹：屬熱帶喬木，高達10~20米。因該樹原產巴西，故又稱巴西橡膠樹。這種樹種植5~6年后可開始割膠，20年后樹干粗達25~40厘米。樹齡一般50~60年，有的可達80年以上。但其經濟壽命實生樹約40年，芽生樹約30年。
杜仲：在播種兩年后即可開始割膠，以后每年均可采集葉子和果實提取，隨樹齡增長，還可以從樹皮、根皮提取，生膠產量增加。其他含橡膠植物，如木薯橡膠樹、印度榕橡膠樹，絲橡膠樹、銀葉橡膠菊和橡膠草等，由于其本身經濟技術指標較低，加工困難，逐漸趨向淘汰。
產地
印度尼西亞植膠面積居世界第一，泰國第二，馬來西亞與中國相近，并列第三，越南第五，印度第六。其中，東南亞是天然橡膠的主產區，泰國、印度尼西亞和馬來西亞的產量占全球產量的66%。巴西橡膠樹原產于南美洲的亞馬遜河流域，是典型的熱帶高大喬木樹種，主要種植在地球南緯10度到北緯15度之間的熱帶地區。2014年世界天然橡膠生產國家分布如下表。
生產工藝
天然橡膠主要由橡樹割取的橡漿（乳膠）加酸凝聚，并經滾壓、干燥制成，俗稱"生橡膠"。其生產工藝流程如下圖所示。
生物合成
橡膠分子是產膠植物體內類2-甲基-1，3-丁二烯物質代謝的終產物之一。目前已鑒定出29000余種異戊二烯類物質。橡膠在膠乳中有清除羥基自由基的作用，在植物發育過程中具有一定的生物學功能。以甲羥戊酸（MV）途徑生成的異戊烯基焦磷酸（IPP）為前體，生成含2~4個異戊烯單位的各種烯丙基焦磷酸中間產物，再經各類類環化酶或橡膠轉移酶的作用，生成各種類型的萜烯或橡膠等類異戊二烯化合物。
品種
天然橡膠因其加工處理的方法不同，品種不同，常用的有：濃縮橡膠漿、煙片膠、風干膠、皺片膠、顆粒橡膠和技術分級干膠。
濃縮橡膠漿
將膠乳濃縮，使生膠含量由1/3提高到2/3，同時去掉雜質，加入適量的防腐劑、防凝劑，后制造成濃縮橡膠漿。
煙片膠
煙片膠（簡稱RSS）是天然橡膠中最主要、用量最大的品種，已有90年的歷史。煙片膠的制作方法是在膠中加酸凝固、壓片，然后進入熏煙室熏煙烘干得到的膠稱為煙片膠。
煙片膠是棕黃色片狀、帶有煙味、含雜質少、質量較高，普遍用于一般鞋底制品。另外，經熏過的煙片膠表面附有木酚，起著防腐防老化作用，利于長期儲存。
風干膠
由于煙片膠的加工需耗用大量木材，因此，可以加入化學催干劑如草酸進行凝固，熱風烘干，制成淺黃色的風干膠。風干膠比較清潔，質量較高，顏色較淺，適用于制造淺色或彩色鞋用制品。
皺片膠
皺片膠分為白皺片和褐皺片兩種。在膠乳的凝固過程中，加入亞硫酸氫鈉（用量為干膠的0.5%）漂白，后經壓皺水洗，進入高溫烘干室烘干的膠片稱為白皺片。白皺片是堅韌而色白的生膠，含雜質少，適于制造白色、艷色制品及透明制品。
未經漂白而自然凝固的膠線、膠團、泥膠等，經壓片、高溫烘干后成為褐皺片。因其雜質多、色深，性能較低劣。
顆粒橡膠
顆粒膠的制法前期同煙片膠，不同之處是經凝固去除乳清后，經過造粒制得顆粒狀橡膠粒子，最后再采用燒油或燒煤熱風干燥制得顆粒膠成品。
化學改性
天然橡膠分子可通過分子重排進行化學改性，如環化與解聚，可向天然橡膠分子中加入新的基團或向天然橡膠分子上接枝化學鏈。
環化天然橡膠
環化的天然橡膠烴是通過硫酸、磺酸或氯化錫的作用，或對天然橡膠單獨加熱，或通過鋅對橡膠氫鹵化物作用形成的。環化天然橡膠的結構如下圖。
環化天然橡膠聚合物是堅韌的，稍有彈性，且硬和脆。韌性的環化天然橡膠是橡膠與金屬的優異粘合劑。
易操作橡膠
易操作橡膠的擠出性、壓延性與總的加工性能有改進。它含有80份硫化膠與20份生膠，并通過預硫化與硫化的膠乳按合適的配比摻混制得。
環氧化天然橡膠
工業上可以得到環氧化含量為10%、25%和50%的不同級別的環氧化天然橡膠。該橡膠的特殊性能包括低的空氣滲透性、高的耐油性、與合成橡膠相似的輪胎胎面的低滾動阻力、高的濕抓著力以及抗滑性。
接枝天然橡膠
接枝天然橡膠是天然橡膠與烯烴類單體接枝聚合物，主要是天然橡膠和甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物，簡稱天甲橡膠。接枝天然橡膠具有很高的定伸應力和拉伸強度，主要用來制造要求具有良好沖擊性能的堅硬制品，無內胎輪胎中的氣密層，合成纖維與橡膠黏合的強力黏合劑等。
熱塑性天然橡膠
熱塑性天然橡膠是天然橡膠中加入剛性聚合物，如等規聚丙烯，在超過等規聚丙烯熔點的溫度和少量交聯劑存在下，以高剪切力使之摻混而成。
熱塑性天然橡膠具有高剛性和高沖擊強度以及低密度的特點。可用作汽車的安全板、車體嵌板和儀表板等。
安全事宜
消防安全
天然橡膠在遭受高溫時容易燃燒，并釋放出有害氣體。因此，在使用天然橡膠制品時，應避免接觸明火或高溫環境。
運輸存儲
橡膠不得與銅、錳的鹽類或氧化物接觸，不得與油類和易燃物一起貯存；存放橡膠的倉庫要求通風、干燥、不漏雨，保持較低的相對濕度；貯存時不宜長期積壓。運輸時應用干燥、清潔車廂裝運，蓋好篷布，避免太陽照射或雨淋造成橡膠發霉變質。運輸時應避免與油類、酸堿、有機溶劑及其他對橡膠有害的物質接觸或受其污染。
加工安全
天然橡膠是一種安全性很高的材料，一般沒有毒性，但是有些人可能對天然橡膠過敏，可能產生皮膚刺痛、瘙癢、紅腫等不適癥狀。在生產過程中有惡臭產生，同時橡膠粉塵可能會導致患癌，因此要保證通風和防護。
參考資料 >
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