第二十二章树的“眼泪”
合成橡胶的发明
橡胶工业发展到现在，其技艺已突飞猛进。世纪交替之际，人们也同时看到一个新型的弹体
世界向我们走来。
能屈能伸可刚可柔
最早认识橡胶的是美洲最古老的居民——印第安人。
橡胶是从含有橡胶的树皮里流出来的白色树汁，印第安人把它称作“卡乌巧乌”，意思是“
树的眼泪”。将这种树汁的水分晒干，就成了会蹦会跳的黑色橡胶球。当地居民有时候将脚
浸上这种树汁，晒干后就成了不透水的鞋子，这真称得上是胶鞋的老祖宗了。
19世纪初叶，橡胶运到了美国，由于它质地柔软和不怕水，许多人都想方设法利用它。只是
，橡胶有一个致命的缺点：生橡胶遇热发粘、遇冷变脆。要利用橡胶，必须要解决这个问题
。许多人都在想方设法解决这一难题并改进和利用它，它也成为当时学者、专家的奋斗目标
，可是谁也没有想出好的办法来。因此，不少人陷入了悲观失望之中。橡胶由此也“躺”进
了博物馆。
解放橡胶工业新兵
到了1823年，人们再也不愿意橡胶在博物馆再沉睡下去了。一个名叫马幸托斯的苏格兰人，
首先投身解放橡胶的事业。
马幸托斯把橡胶压成薄片，再用两层布夹着它再缝合起来做成雨衣。虽然，这种雨衣可以防
雨，但用不了多久，就会给人麻烦，因为，它在夏天，会变成浆糊般粘稠，冬天又变成玻璃
般硬脆，因此，不受人们欢迎。马幸托斯创办的雨衣厂，不久就倒闭了。
真正把橡胶从博物馆里解放出来的是美国工人古德意。
1830年，“化学迷”古德意下决心要把橡胶从博物馆里解放出来去为大众服务。他用各种化
学试剂放进橡胶浆中熔化，力图改进橡胶性能，成为工业上的用品。
几年过去了，橡胶还是不听他使唤，他累得病了，朋友劝他放弃实验，去干别的，但古德意
毫不气馁地仍坚持做实验。
1838年夏天的一个深夜，古德意已做了一天实验，十分疲劳，偶然失手，将一包硫粉掉进熬
热的橡胶锅中，于是，他焦急地把锅中的橡胶刮了下来，此刻他惊奇地发现橡胶变得更干燥
而更富弹性了。机智的古德意此刻已意识到自己的重大发明了。
接着，古德意一次又一次观察硫磺放到橡胶中的试验，找出了最佳的配方，最终成功地创立
橡胶硫化法。使橡胶进入了工业领域，成为现代工业新材料。据不完全统计，到1970年世界
硫磺年产量300万吨，其中200万吨都用于橡胶硫化。可见，硫化橡胶法是多么伟大啊!
可惜，古德意千辛万苦地把橡胶从博物馆中解放出来，使人类造福，可他自己却经历着穷困
悲惨的生活。
光阴似箭，岁月证明了古德意的硫化法在人类发展的历史上创造了重要的成果。
供不应求探索合成
在日常生活中，我们到处可以看到用橡胶制成的物品：轮胎、机器的传动带、
衣、雨鞋、橡皮艇、密封垫圈、电线绝缘外套等，真是数不胜数，据不完全统计
，橡胶制品多达5万余种。
橡胶不但用途广，而且用量大。造一辆卡车需要生胶250千克；造一架喷气式战斗机需要生
胶600千克；造一艘轮船需要橡胶几十吨……
人们为了获得橡胶，大力开辟橡胶园。然而，大自然并不慷慨，一亩地只可种25至33株橡胶
树，种植6年后开始产胶，可连续产胶25年，每年每亩可获生胶约200千克，这些胶还不够制
造一辆卡车用的呢!而且，橡胶树还不能四海为家，只能生长在热带。人们经过上百年的努
力，使全世界天然橡胶的年产量上升到300万吨，可还是满足不了需要。
“需要是创造之母”。20世纪初，人们就开始探索天然橡胶的秘密。化学家们将橡胶放在烧
瓶中，进行分解，发现橡胶是由许许多多异戊二烯“手拉着手”互相连结而成的，接着，化
学家就开始了合成橡胶的发明探索。
世界大战加速发展
19世纪初，科学家迈克尔·法拉第用化学方法分析出天然橡胶是由一种叫做异戊二烯(也称
为二甲基丁二烯)的化合物组成的。
1860年，化学家格伦维尔·威廉姆斯用裂解蒸馏的方法成功地从天然橡胶中分离出异戊二烯
，所以也可以说是他首次发现异戊二烯可以聚合制成弹性固体物。
1879年，G.博查尔德用从天然橡胶中分离出来的异戊二烯成功地制成橡胶状的弹性固体物
，这就是世界上第一次使用人工合成方法制得的合成橡胶。
进入20世纪后，由于汽车工业的发展需要使用大量橡胶，人们对合成橡胶的兴趣也随之增长
。1910年德国拜耳公司的化学家弗里茨·霍夫曼以及喻里斯与戈特勒等都相继使用金属钠催
化剂使异戊二烯聚合制得合成橡胶。同年，前苏联化学家列别捷夫发明了用丁二烯为原料、
金属钠为催化剂进行本体聚合制造合成橡胶的方法。随后，英国化学家斯特兰格以及马修也
发现可以用金属钠催化剂使异戊二烯聚合制造合成橡胶，并申请了专利。1912年拜耳公司
成功地实现了用乳液聚合法制造橡胶，并申请和发表了专利。
尽管当时各国对合成橡胶的制造技术进行了大量的研究，并取得一定成果，但是在第一次世
界大战之前均未能实现工业化生产。
1914年一战爆发后，德国的天然橡胶供应来源被切断，汽车没有橡胶轮胎，军队和军用物资
的输送受阻，军事行动变得迟缓而吃败仗。在这生命攸关的紧急关头，德国拜耳公司只
好使用弗里茨·霍夫曼发明的方法，用异戊二烯制造合成橡胶，在战争期间共生产了2350吨
合成橡胶。由于这种橡胶性能不好，战后即停止生产。
20世纪20年代到30年代，在军事需要的推动下，德国、俄国和美国等都对合成橡胶的制造技
术进行了大量研究。德国一些公司开始广泛的研究乳液聚合，并成功开发了以苯乙烯(或丙
烯腈)和丁二烯为原料，用乳液聚合法制造性能更好的丁苯橡胶和丁腈橡胶的技术。1933年
德国法本公
司发表了第一个商品名称为Buna-S的乳液丁苯橡胶专利，并于1935年建成了世界上第一个乳
液丁苯橡胶工业生产装置。同期，前苏联也开始使用自己的技术生产丁钠橡胶。20世纪30年
代，美国能够获得廉价的天然橡胶来满足轮胎等通用橡胶制品的需求，因此，对乳液丁苯橡
并未十分重视，而把主要精力用于特种橡胶的研究开发，如：标准油公司开发成功了丁基橡
胶，美国杜邦公司开发成功并工业化生产氯丁橡胶。第二次世界大战爆发后，作为战略物资
，橡胶需求量猛增，而天然橡胶的来源又被切断，美国橡胶供应明显不足。于是，乳液丁苯
橡胶的生产引起了美国政府的高度重视。乳液丁苯橡胶的工业生产最早始于德国，但在美国
得到
迅速发展。美国生产乳液丁苯橡胶最初主要使用德国的技术，以后又进行大量的研究和改进
，并成功开发自己的乳液丁苯橡胶新技术。在第二次世界大战之前，乳液丁苯橡胶
使用高温乳液聚合法(即在50℃下聚合)生产，在第二次世界大战之后，美国首先改用低温乳
液聚合技术(即在5℃下聚合)，使用低温乳液聚合技术生产的乳液丁苯橡胶性能有明显改善
，目前在工业生产中仍普遍使用这种技术。
1940年6月美国国家安全咨询委员会曾拟定了年产10万吨的合成橡胶发展计划，仅仅经过短
短两年多时间，1942年美国合成橡胶总生产能力就已经达到80万吨以上。
第一次世界大战促进了合成橡胶的工业化，第二次世界大战加速了合成橡胶工业的发展。战
争成了合成橡胶的催化剂。
奇妙魔术前程无量
在20世纪60年代之前合成橡胶生产主要使用乳液聚合法。由于齐格勒和纳塔发明了可使聚合
物大分
子立体定向的催化剂，20世纪60年代以后则开始大量使用溶液聚合法。因此，20世纪60年代
成了合成橡胶生产技术的分水岭。
乳液聚合法是使橡胶的组成单元(也称为单体，如：丁二烯、苯乙烯、丙烯腈等)在加有乳化
剂的水中，通过搅拌形成乳浊状均匀混合的液体，同时加入引发剂使这些单体一个个地聚合
在一起生成巨大的分子，这在化学上称为乳液聚合反应。在20世纪60年代以前，乳液聚合是
制造
合成橡胶的最主要方法，丁苯橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶都是使用乳液聚合方法制备的。
齐格勒-纳塔催化剂的发明以及在合成橡胶工业生产中的广泛应用，不仅导致了合成橡胶生
技术的革命，将高分子合成推向一个崭新阶段，也使合成橡胶品种的比例构成发生了巨大变
。丁苯橡胶在合成橡胶中的比例逐步从80%下降到55%左右，顺丁橡胶超过了比它工业化早二
十多年的丁基橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶而跃居第二位。齐格勒和纳塔是合成橡胶技术的魔
术师。齐格勒-纳塔催化剂使合成橡胶技术变幻无穷。
为此，他俩也获得诺贝尔化学奖，表彰他们“巧夺天工”。
从1930年到1970年，天然橡胶产量增长一倍，年产量达300万吨；合成橡胶则从无到有，年
产量达600多万吨，大大超过了天然橡胶的产量。目前，发达国家使用合成橡胶已占全部用
胶量的80%。
合成橡胶生产发展快，性能各有千秋，可胜任某些天然橡胶所不能担当的工作，因此，它的
发展前景广阔无量。
