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2節 合成ゴム

 

◆ラテックスと生ゴム

 ゴム樹(何種類かあるが,主にへベアブラジリエンシスが利用されている)の樹皮

に切付けを行うと,牛乳状の樹液が流出し,これをラテックスという。ラテックス

の成分は,水60%,ゴム炭化水素36%,タンパク質2%,その他糖など2%であ

る。ゴム炭化水素は,疎水性のコロイド粒子となって分散しており,タンパク質な

どがこれを保護している。

 ラテックスに少量のギ酸や酢酸,または亜硫酸ナトリウムなどを加えてゴム分を

凝固させ,これを圧延・水洗して乾燥させたものが生ゴムである。

 生ゴムの主成分は,シス-1,4構造のポリイソプレン(9394)で,他に樹脂,

タンパク質,糖額などを含み,平均分子量は30万,平均重合度は4400程度である。

 

◆加硫

 生ゴムは,温度により物理的性質が変化する。高温では可塑性となり,弾性も小

さくなる。低温では部分的に結晶となり,弾性を失う。グッドイヤーは,生ゴムに

硫黄を加えて加熱することにより,この欠点をなくした。硫黄は,ゴム分子間に橋

かけを行うので,このような効果があらわれる。一般に,ゴム分子間に橋かけ構造

をつくる操作を加硫という。

 加硫に用いる硫黄の量は,普通0.33.5%で,5%以下の場合は弾性の大きい

軟質ゴムとなる。30%以上のときは,硬いエボナイトとなる。

 加硫促進剤として,ZnOMgOのほか,有機化合物などが用いられる。

 

◆ゴムの弾性

 普通の固体の弾性は,分子間力や原子間の結合力に起因し,その弾性率は非常に

大きい。また,温度による影響はほとんど受けないが,高温では少し低下する。

 ゴムの鎖状分子は,らせん状の構造をとり,これが折れ曲がった糸くずのように

なって無秩序に配列している。分子間は,ところどころで架橋構造をもち,分子間

のすべりを防いでいる。加硫を行うと,架橋の数が増加し,弾性率が大きくなる。

最も弾性率が大きくなるのは,硫黄を1.52.0%加えたときである。

 ゴムの弾性は,ゴム分子の熟達動による。したがって,十分な弾性を示すには,

一定以上の温度が必要である。低温では結晶化し,ガラス状になる。高温では,分

子鎖がブラウン運動を行い,弾性が大きくなる。たとえば,ゴムひもにおもりをつ

るして伸ばし,これに熱湯をかけると,ゴムひもは収縮しておもりをもち上げる。

 ゴムは,引き伸ばすと数倍の長さまで伸び,ゴム分子は引き伸ばされ,束状の繊

維に似た構造をとる。外力を取り去ると,分子の熱運動により元の状態に戻る。

 

参考 ゴム類似天然高分子化合物

 グタベルカは,ガタバーチャやグッタベルカとも呼ばれ,熱可塑性である。赤鉄

科のParaquiumの葉から得られる。構造は,トランス-1,4-ポリイソプレンで,

白色で硬い。ゴルフボールの外皮や歯科充てん剤に用いられる。

 チクルは,赤鉄科のAchras zapoteから得られ,トランス形とシス形の1,4-

リイソプレンを31の混合比で含んでいる。室温では硬いが,かんでいるとしだ

いに軟化し,チューインガムの原料に使用される。

 

◆合成ゴム

 イソプレンによく似た構造の単量体を付加重合させ,天然ゴムとよく似た性質を

もつ合成ゴムをつくることができる。単量体により,いろいろ異なった特性をもつ

合成ゴムができる。

 日本でのゴム消費量は,2001年は約142.5t2002年は約140.1tで,合成ゴ

ムはその6割を占める。ゴムの使用目的は,タイヤやチューブが多く,その他には,

ベルトやホースなどがある。

 

合成ゴムの構造

名称・略称

原料(単量体)

主要構造

スチレンブタジエン

スチレン

CH2CH(C6H5) –

1825wt

ゴムSBR

ブタジエン

CH2CH=CHCH2

8275wt

ブタジエンゴムBR

ブタジエン

CH2CH=CHCH2

 

イソプレンゴム

イソプレン

CH2C(CH3) =CHCH2

 

ブチルゴムIIR

イソブテン

CH2C(CH3)2

9996wt

 

イソプレン

CH2C(CH3) =CHCH2

14wt

クロロプレンゴムCR

クロロプレン

CH2CCl=CHCH2

 

アクリロニトリル

アクリロニトリル

CH2CH(CN) –

 

ブタジエンゴムNBR

ブタジエン

CH2CH=CHCH2

 

フッ素ゴムFKM

CF2=CH2CF2=CFCF3

CF2CH2CH2CF(CF3) –

 

シリコーンゴムQ

(Si(CH3)2O) 4

Si(CH3)2O

 

 

 

合成ゴムの性質

名称

使用温度〔℃〕

耐性のよい性質・物質

名称

使用温度〔℃〕

耐性のよい性質・物質

SBR

42120

摩耗性,水蒸気

CR

32130

摩耗性,気候

BR

73120

反発弾性,摩耗性,寒

NBR

42130

油,水蒸気

IR

50120

弾性,摩耗性,寒

FKM

10300

熱,気候,酸,炎

IIR

60150

屈曲,気候,油,酸塩基

Q

70280

熱,寒,塩基,水蒸気

 

 

 

 

 

 

 








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