合成橡胶的兴起
起源的弹性体形成的基础合成橡胶可以追溯到19世纪上半叶,当时人们试图阐明橡胶的结构作文以及天然橡胶的结构,最终目标是再生这种材料。1838年,德国人F.C.希姆利从这种物质中获得了一种挥发性蒸馏物,1860年,英国人获得了一种挥发性蒸馏物C.格雷维尔·威廉姆斯通过蒸馏将橡胶分解成三部分——油、焦油和“汽油”——最后一部分是挥发性更强的部分,也是主要的部分组成威廉姆斯将其命名为异戊二烯.法国人乔治·布夏达特,在氯化氢1875年,他将异戊二烯转化为一种橡胶状物质。1882年,另一位英国人,W.A.蒂尔登,通过破坏性蒸馏得到异戊二烯松节油.蒂尔登还将异戊二烯命名为CH结构式2= C (CH3.) CH = CH2.
以上所述的努力都是为了复制天然橡胶。只有当人们放弃寻找天然橡胶的化学等价物,并强调其物理性能时,合成橡胶才应运而生。选择落在了丁二烯(CH2= CH-CH = CH2),一个复合异戊二烯类似于异戊二烯,作为合成产物的基础。一些重要的贡献来自俄罗斯。1901年伊凡·康达科夫发现二甲丁二烯在加热时钾肥他在1910年制造出了一种橡胶状物质S.V.列别捷夫聚合丁二烯,他从酒精.在一战,德国在盟军封锁的刺激下,开始使用康达科夫工艺生产“甲基橡胶”。按照今天的标准,这是一种次等的替代品,战后德国制造商又回到了更便宜、更令人满意的天然产品上。然而,研究和实验仍在继续,1926年德国人艾伯特成功地用丁二烯生产出了钠聚合橡胶。在接下来的十年中,这种材料演变成各种类型的“布纳”橡胶(从最初的称呼音节丁二烯和钠这两种材料中[钠])。
在苏联在美国,采用列别捷夫工艺生产聚丁二烯始于1932年至1933年,以土豆和石灰石为原料。到1940年,苏联拥有世界上最大的合成橡胶工业,每年生产超过5万吨。与此同时,在德国,第一个合成人弹性体研制出了一种可替代天然橡胶,制造满意轮胎的新型橡胶I.G. Farben通过沃尔特·博克和edward Tschunkur,他合成了一种橡胶共聚物的苯乙烯1929年的丁二烯,使用乳状液的过程。德国人称这种橡胶为布纳S;英国人称之为SBR,或者丁苯橡胶.由于苯乙烯和丁二烯可以从石油、谷物酒精或煤中制成,SBR在当时需求量很大二战期间.生产量巨大——在德国和苏联每年高达10万吨。大约每年生产80万吨SBR美国在那里,它接受了战争指定GR-S(政府橡胶-苯乙烯)。在战争期间,德国化学工程师完善了低温或“冷”聚合SBR,生产出更均匀的产品。
其他重要的人造弹性体在第二次世界大战前的几十年被发现,但没有一种适合制造轮胎。其中包括多硫化合物, 1926年由约瑟夫·帕特里克在美国合成,1930年以后作为耐油硫代醇橡胶商业化;氯丁橡胶由阿诺德·柯林斯于1931年发现,并由杜邦公司1932年更名为杜普雷(后来改名为杜普雷)氯丁橡胶),为高强度耐油橡胶;丁腈橡胶(NBR),由Erich Konrad和Tschunkur于1930年合成的丙烯腈和丁二烯的耐油共聚物,在德国被称为Buna N;而且丁基橡胶(IIR)是异戊二烯和异丁烯的共聚物,由美国人R.M.托马斯和W.J.斯帕克斯在1937年发现标准石油公司(新泽西).
第二次世界大战后,合成材料越来越复杂化学产生了许多新的聚合物和弹性体。1953-54年间,两位化学家,卡尔·齐格勒德国和朱里奥Natta意大利人,开发了有机金属家族催化剂能够精确地控制沿着聚合物链,从而产生规则的(立体特异性)结构。用这种方法催化剂,异戊二烯以这样一种方式聚合,链上的每个单元都与它的前一个单元相连独联体结构,几乎与天然橡胶的结构相同。几乎是百分之百独联体-聚异戊二烯,即“合成天然橡胶”。1961年,同类型的催化剂以丁二烯为单体用于生产独联体-1,4-聚丁二烯,一种橡胶,被发现具有优异的耐磨性,特别是在轮胎经受严峻的使用条件。
战后几年的其他一些进展也是一大特点。例如,嵌段共聚物在这种方法中,一种化学单位的长序列在同一序列中进行分子由另一个长序列组成,使用了许多不同的单位和序列长度。新的耐油和耐热弹性体被引入,包括苯乙烯-丙烯腈共聚物多硫化物,以及氯代和氯磺化聚乙烯.在某种程度上,已经实现了对大多数聚合物分子长度范围的控制,因此在许多情况下,可以产生窄或宽的分布,具有完全不同的粘性特性。此外,人们还合成了带有分支分子的聚合物,这些分子要么沿着主链有许多小分支,要么从中心点放射出几个长“臂”,赋予了不同的流动特性等等灵巧的交联。
世界消费合成橡胶的产量在1993年达到900万吨。大约55%的合成橡胶生产用于汽车轮胎。