3-3-2　合成ゴム

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第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(約93～94％)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0.3～3.5％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，ZnO，MgO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1.5～2.0％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-ポ

リイソプレンを3：1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142.5万t，2002年は約140.1万t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) –	18～25wt％
ゴムSBR	ブタジエン	–CH₂CH=CHCH₂–	82～75wt％
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–	99～96wt％
	イソプレン	–CH₂C(CH₃) =CHCH₂–	1～4wt％
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=CH₂，CF₂=CFCF₃	–CF₂CH₂–，–CH₂CF(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	－42～120	摩耗性，水蒸気	CR	－32～130	摩耗性，気候
BR	－73～120	反発弾性，摩耗性，寒	NBR	－42～130	油，水蒸気
IR	－50～120	弾性，摩耗性，寒	FKM	－10～300	熱，気候，酸，炎
IIR	－60～150	屈曲，気候，油，酸塩基	Q	－70～280	熱，寒，塩基，水蒸気