人類使用天然橡膠已經(jīng)有幾百年的歷史了，作為一種神奇的彈性材料，橡膠在軍事、交通、航天等領(lǐng)域以及日常生活中都具有廣泛的應(yīng)用。合成橡膠的誕生和進(jìn)步，使橡膠迅速走進(jìn)了平民的生活，并成為一種支撐人類文明進(jìn)步的重要基礎(chǔ)材料。

橡膠樹淌出的傳奇故事

在厄瓜多爾西北部一個(gè)叫埃斯梅拉達(dá)斯的地方生長(zhǎng)著一種被稱為“赫維”的樹木。只要在該樹干的表皮上切一道口子，就會(huì)有牛乳狀的白色液體從切口處流出，當(dāng)與空氣接觸后，液體會(huì)逐漸凝固并變成黑色……瑪雅印第安人將這種從樹上采集的樹脂稱為“卡烏-丘克”，意思為“樹木的眼淚”。

原來(lái)，這種會(huì)“流淚”的樹就是每個(gè)葉柄上都長(zhǎng)有三片小葉子的三葉橡膠樹。天然橡膠是一種有機(jī)物質(zhì)，是從熱帶叢林高大的三葉橡膠樹切口中流出的“乳汁”凝固后獲得的。三葉橡膠樹原產(chǎn)于巴西亞馬孫河流域馬拉岳西部地區(qū)，主要產(chǎn)于巴西，其次是秘魯、哥倫比亞、厄瓜多爾、圭亞那、委內(nèi)瑞拉和玻利維亞，現(xiàn)已廣泛分布于亞洲、非洲、大洋洲、拉丁美洲的40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

人們把橡膠樹流出的“乳汁”凝固后獲得的具有彈性的黃色固體物質(zhì)叫作生橡膠，這是最為原始的天然橡膠，因其具有很強(qiáng)的彈性和良好的可塑性，可以用來(lái)制作玩具和多種生活用品。早在11世紀(jì)以前，美洲原住民就會(huì)用原始的方法生產(chǎn)橡膠了。到了15世紀(jì)，印第安人已經(jīng)普遍使用橡膠材質(zhì)生活用品了。

對(duì)于盛產(chǎn)野生橡膠資源的地區(qū)來(lái)說(shuō)，得天獨(dú)厚的野生橡膠資源簡(jiǎn)直就是流淌的“白色金子”，從而崛起了一大批富庶之邦。同時(shí)，橡膠樹被推到了財(cái)富爭(zhēng)奪的前沿，進(jìn)而改變了諸多國(guó)家的命運(yùn)。

哥倫布與橡膠球的緣分

西班牙著名航海家哥倫布從1492年到1502年先后4次橫渡大西洋，發(fā)現(xiàn)了美洲大陸。他與橡膠的結(jié)緣，還要從一次意外的發(fā)現(xiàn)說(shuō)起。有一天，當(dāng)哥倫布的船隊(duì)停泊在南美洲一個(gè)叫作海地島的岸邊時(shí)，隊(duì)員們看到當(dāng)?shù)匾蝗汉⒆诱谕嫠Ｒ环N神秘的黑色小球。令他們百思不得其解的是，這種神秘的黑色小球落到沙灘上，居然能夠重新蹦起很高來(lái)，可見(jiàn)其彈性非常好。

哥倫布向當(dāng)?shù)鼐用褚艘粋€(gè)這樣的黑色小球，并詢問(wèn)了它的制作秘密。原來(lái)，這種小球是由“卡烏-丘克”做成的，“卡烏-丘克”其實(shí)就是上文提到的生橡膠。1493年，哥倫布回到歐洲時(shí)，帶回了各種各樣的珍奇物品，其中就有一個(gè)用“卡烏-丘克”制成的黑色小球。

哥倫布讓歐洲人見(jiàn)識(shí)了橡膠球的魔力，然而歐洲人當(dāng)時(shí)并沒(méi)有對(duì)這種東西產(chǎn)生興趣，只是出于好奇把它送進(jìn)了博物館。歐洲人真正對(duì)橡膠產(chǎn)生興趣并對(duì)它進(jìn)行科學(xué)研究是在200多年以后才開始的。

1735年，一名叫康德曼因的法國(guó)科學(xué)家參加了南美秘魯?shù)目辈礻?duì)。歷經(jīng)10年的勘察旅行，康德曼因于1745年踏上了歸國(guó)的旅途，并把采集到的橡膠標(biāo)本帶回了歐洲。他詳細(xì)考察了橡膠樹的生活習(xí)性以及采膠過(guò)程，并記錄了當(dāng)?shù)厝嗽鯓佑媚Y(jié)的乳膠制成防水的靴子。受到康德曼因等人的影響，歐洲人開始對(duì)橡膠產(chǎn)生了興趣。

改變橡膠命運(yùn)的“英雄”

盡管天然橡膠獲得了廣泛應(yīng)用，但是生橡膠具有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，即其制品性能受溫度影響較大。比如，生橡膠制品遇冷變脆，而遇熱又容易發(fā)黏，這使得生橡膠的應(yīng)用受到了很大的限制。那么，是誰(shuí)改變了橡膠的命運(yùn)呢？

科學(xué)界認(rèn)為，美國(guó)人古德義是改變橡膠命運(yùn)的“英雄”。古德義出生在美國(guó)康涅狄格州的一個(gè)小城市，早年曾幫助父親經(jīng)營(yíng)五金業(yè)，后改行制作和改良橡膠產(chǎn)品。古德義經(jīng)過(guò)不斷探索，終于完成了一項(xiàng)偉大的發(fā)明—“橡膠加硫法”，從而徹底改變了橡膠的命運(yùn)。

古德義改良橡膠制品的道路并非一帆風(fēng)順。由于橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對(duì)于沒(méi)有化學(xué)基礎(chǔ)的古德義來(lái)說(shuō)，研究橡膠簡(jiǎn)直比登天還難。在10多年的探索中，古德義曾嘗試在生橡膠中摻入氧化鎂、用石灰水對(duì)橡膠進(jìn)行處理、進(jìn)行多種摻加物的試驗(yàn)，然而屢遭失敗。

1839年的一天，古德義在用硫黃做試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了奇跡。當(dāng)他把硫黃加到已經(jīng)加熱的橡膠中的時(shí)候，立即發(fā)生了劇烈反應(yīng)，并釋放出了大量難聞的氣體。由于臭氣彌漫了整個(gè)屋子，試驗(yàn)不得不停下來(lái)，樣品也被扔進(jìn)了垃圾桶。事后，古德義偶然在爐子旁邊發(fā)現(xiàn)了一塊慌亂中扔掉的橡膠。誰(shuí)能想到，這塊橡膠竟然在受熱時(shí)不發(fā)黏，高溫下仍然具有很好的彈性。

為了獲得最佳性質(zhì)的硫化橡膠，古德義進(jìn)行了多次試驗(yàn)，對(duì)摻入橡膠的硫黃比例、加熱到多少度以及何時(shí)停止加熱等進(jìn)行了探索。在此期間，他研制出了幾十種橡膠產(chǎn)品，確立了橡膠加硫的新方法。

1844年，古德義獲得了“橡膠加硫法”的專利權(quán)。然而，“橡膠加硫法”在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起科學(xué)界的重視，“橡膠加硫法”的專利推廣也遇到了很大阻礙。這個(gè)發(fā)明耗費(fèi)了古德義大量精力，他卻沒(méi)有因此致富。1860年，古德義背著巨大的債務(wù)在貧病交加中去世。

用“輪胎”驅(qū)動(dòng)的文明

輪子的發(fā)明是人類交通運(yùn)輸史上的一個(gè)重大技術(shù)突破，促進(jìn)了各種代步工具的進(jìn)步。從西夫拉克的“自行車模型”，到德萊斯的新型木制兩輪自行車，都反映了自行車日趨完善的演變過(guò)程。

輪胎的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的歷程，多少代人為之付出了艱辛的勞動(dòng)和高超的智慧。1842年，一名叫古德的美國(guó)人把橡膠應(yīng)用到了自行車輪子上，從而發(fā)明了自行車硬橡膠輪胎。由于硬橡膠輪胎是實(shí)心的，所以騎行起來(lái)非常顛簸，極大地限制了自行車的推廣和應(yīng)用。

在自行車發(fā)展史上，充氣輪胎的發(fā)明無(wú)疑具有劃時(shí)代意義。1888年的一天，英國(guó)貝爾法斯特的一所學(xué)校要舉行一場(chǎng)自行車比賽。為了能讓兒子在自行車比賽中取得好成績(jī)，鄧祿普對(duì)自己的自行車進(jìn)行了改進(jìn)。

鄧祿普是一位獸醫(yī)，他從醫(yī)治牛脹氣中受到啟發(fā)，發(fā)明了充氣橡膠輪胎。當(dāng)時(shí)，鄧祿普制作的充氣橡膠輪胎非常原始，即用一根充了氣的管子當(dāng)作氣胎，并在外面涂了一層橡膠保護(hù)層。這種充氣輪胎一開始就受到了人們的嘲笑，但他的兒子還是憑借此輪胎獲得了比賽第一名。此后，鄧祿普的充氣橡膠輪胎發(fā)明受到了人們的普遍重視。

1888年，鄧祿普向英國(guó)專利局申請(qǐng)了專利，然后放棄獸醫(yī)職業(yè)，建立了世界上第一家輪胎制造廠。鄧祿普制成的充氣輪胎，是輪胎制造史上一個(gè)劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。從1894年起，大批量生產(chǎn)的“希爾德布蘭德”和“沃爾米勒”牌摩托車開始正式使用鄧祿普輪胎。

兩年后，德國(guó)人卡爾·本茨發(fā)明了世界上第一輛三輪汽車。鄧祿普發(fā)明的充氣輪胎迅速走向了汽車領(lǐng)域，從而為世界汽車工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。早期的充氣輪胎是用涂有橡膠的帆布作為胎體，安全壽命只有兩三百千米。

1937年，米其林公司研制出了子午線輪胎，這種輪胎由多層簾布層加強(qiáng)，并用分層鋼絲簾線層箍緊，極大提高了輪胎行駛方向的穩(wěn)定性。1981年，英國(guó)鄧祿普公司又發(fā)明了一種新型輪胎，在輪胎穿孔的情況下，汽車仍可繼續(xù)行駛，而輪胎不會(huì)從輪輞上脫出。這種輪胎的安全壽命為2.5萬(wàn)千米。

在汽車工業(yè)中，橡膠主要用作輪胎、門窗密封條、膠管、減振制品、防塵罩、膠帶、油封、皮碗、皮膜等。橡膠占車用材料總質(zhì)量的5%，每輛汽車使用的橡膠件為四五百個(gè)。

開啟合成橡膠新時(shí)代

鄧祿普開啟了用輪胎驅(qū)動(dòng)世界的新時(shí)代，但是當(dāng)時(shí)人們使用的還都是天然橡膠。制取1噸橡膠需要3000棵成年橡膠樹的膠汁，而一棵橡膠樹苗成長(zhǎng)為成年橡膠樹至少需要6～8年的時(shí)間。有人測(cè)算過(guò)，平均1畝（約666平方米）地種植的成年橡膠樹，一年的產(chǎn)膠量只能制造一兩個(gè)輪胎，可見(jiàn)橡膠樹的產(chǎn)膠效率是非常低的。而且，用于制作輪胎時(shí)，天然橡膠的性能也存在缺陷。

德國(guó)拜耳公司總裁卡爾·杜伊斯堡預(yù)見(jiàn)到了開發(fā)天然橡膠替代品的商業(yè)價(jià)值，并于1906年發(fā)出了一個(gè)懸賞令。該懸賞令規(guī)定，如果有人能夠在1909年11月1日之前研制出制造橡膠或橡膠替代品的方法，公司將獎(jiǎng)勵(lì)兩萬(wàn)馬克的獎(jiǎng)金。兩萬(wàn)馬克在當(dāng)時(shí)可是一筆十分可觀的數(shù)目。

1909年，德國(guó)化學(xué)家弗里茨·霍夫曼第一次在實(shí)驗(yàn)室里成功地合成出了橡膠，并于同年9月12日獲得了世界上第一個(gè)合成橡膠—甲基橡膠的生產(chǎn)專利，從而為此后合成橡膠的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?；舴蚵l(fā)明的甲基橡膠，可以隨溫度的變化而變得很軟或很硬，但是始終保持彈性。甲基橡膠的發(fā)明，標(biāo)志著合成橡膠的誕生?；舴蚵痛藶楹铣上鹉z打開了一扇門，人類從此開啟了合成橡膠的歷史。

第一次世界大戰(zhàn)期間，由于天然橡膠供不應(yīng)求，德國(guó)開始了甲基橡膠的小批量生產(chǎn)，主要用于制造硬質(zhì)橡膠制品。由于這種合成橡膠質(zhì)次價(jià)高，戰(zhàn)后即停止了生產(chǎn)。第二次世界大戰(zhàn)期間，隨著戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)戰(zhàn)略物資的需求的增加，合成橡膠以及與戰(zhàn)爭(zhēng)相關(guān)的汽車輪胎、飛機(jī)輪胎的生產(chǎn)得到了很大的發(fā)展。

第二次世界大戰(zhàn)以后，發(fā)達(dá)國(guó)家中的汽車等工業(yè)蓬勃興起，推動(dòng)了世界橡膠工業(yè)的大發(fā)展。到了20世紀(jì)70年代，橡膠加工及橡膠合成的生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到了空前未有的高度，也迎來(lái)了世界橡膠工業(yè)的高速發(fā)展期。

不同尋常的“特種橡膠”

根據(jù)需要設(shè)計(jì)合成的具有特殊用途的橡膠，被稱為特種橡膠。丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、氟橡膠等都屬于特種橡膠。不同的特種橡膠具有不同的“絕活”，從而在國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療以及尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域大放異彩。硅橡膠等特種橡膠還是航天領(lǐng)域不可或缺的新型材料。硅橡膠是把硅元素引入到有機(jī)世界而開發(fā)出來(lái)的一種新型特種橡膠。它既耐熱又耐寒，使用溫度為-100～350℃，具有優(yōu)異的耐氣候性和良好的絕緣性，可用作飛機(jī)和航天器的密封材料。

目前，汽車工業(yè)仍然是多種特種橡膠的用武之地，特別是隨著節(jié)能、環(huán)保型汽車的快速發(fā)展，對(duì)汽車橡膠制品的質(zhì)量提出了更為苛刻的要求。同時(shí)，汽車性能的提高和安全性的增加在很大程度上也取決于橡膠制品的可靠性。丁基橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性很好，可用于制造各種車輛內(nèi)胎、電線、電纜包皮、耐熱傳送帶、蒸汽膠管等。

氟橡膠是含有氟原子的合成橡膠，具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性，可用作密封材料、耐介質(zhì)材料以及絕緣材料，在航空、化工、石油、汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。聚氨酯橡膠可應(yīng)用于田徑運(yùn)動(dòng)跑道。

此外，特種橡膠可用作人工關(guān)節(jié)、人造軟骨、人工心臟瓣膜等醫(yī)學(xué)衛(wèi)生材料，還可用于高精密度儀表的制造。

【責(zé)任編輯】蒲 暉