弹性体－橡胶( Rubber )

橡胶是适合大量工程上要求的材料，它使用于有关振动、 噪音与振荡、密封、防蚀性、耐磨性、摩擦性、电气与热的绝缘防水、其它材料的束缚和轴承。

Rubber 一字原意指得自于橡胶树的材料，而今是指具有极大的变形能力以及当变形力移除后，多少有些恢复的能力。今天，合成材料如合成橡胶、  、苯乙烯丁二烯、丁二烯橡胶、天然橡胶归属同族。橡胶化学家己经开发完成「合成」的天然橡胶（ Polyisoprene ），它是复制此种天然物的化学结构与特性。

橡胶的结构

不同于金属中原子和分子有规则和牢固的结晶排列，橡胶的原子则呈长链状，做一定的热导运动。其结果就像杂乱的鱼线一样的相互缠绕、扭曲和纠缠。沿着这个链，原子间保持着相同的距离，但是由链上某一点到另一点的空间距离，是经常小于直接由链上量得的长度。

就统计上来说，在某一特定温度，链上的任两原子都有空间距离。当施外力改变此距离时，物体内部的热运动产生了一种力量，用以恢复原来的形状。这种行为称之为一块变形橡胶的弹性或复原。这亦可用来解释，为何当弹性体加热后，其弹性模数在应变方向增加。

在弹性体内部，缠绕着的链段可相互的自由移动。当然，由于机械的缠绕或是因硫化程序，在链上的化学作用处，似钓状结合的完整结构是例外的。

控制伸张

橡胶因外力作用的变形，是分子中似链段间相互移动的难易程度的函数。这种运动会因填充料的介入而阻碍，使得整个分子链更加扭曲、缠绕、杂乱，这就是较硬的合成橡胶。相反的，任何添加物润滑此种作用而使得化合物较软一些，这是因润滑物使得链段容易移动。分子本身的结构也影响其硬度。沿着链的化学附着物越小与越少，链段移动的阻碍也越小，而弹性能（ resillency ）和弹性也就越大。

与其他工程材料做个比较，橡胶具有相当大的弹性与变形。它们的独特在这些性质不是某一特定形态的化学物质的特性，而是原本分子结构的特别形态。在这里，它似乎与进的东西无关，也不论排列有如何重要。

选择

因应用而选择橡胶时，有许多事情必须考虑。而差不多任何选择都是不种妥协。在选择时，应考虑包括机械性的或物理性的使用要求、操作环境、合理的生命周期、零件的可制造能力和成本。

甚者，在每一样橡胶族的架构中，有一广大可利用的特性范围。经由化合作用增加其可能性，那即是掺入添加物以改进弱点，使得化合物容易加工，或是在不影响其性质下降低成本。除了可利用的各种橡胶种类外，差不多任何物理和化学性质可被改进到某种范围。于是，对已知的应用而做最佳材料的选择，是涉及非常重要研讨。

工业标准

在橡胶许多种类的利用标准中，下列的介绍做为鉴别与选择上的辅助：

• ASTM D1418 －橡胶和橡胶格(rubber lattice) ，专用术语，此标应描述所有橡胶的化学成分。
• ASTM D1566 －有关橡胶术语的标准定义。此可确定在生产者、制模者与橡胶产品设计者间，有一清晰的沟通。
• ASTM D2000 －汽车中橡胶零件的标准分类系统。当然，此标准并非仅限于汽车零件，而且它似为所有文件中最主要的。

D2000 分类系统如同SAEJ200 ，它是基于所有橡胶化合物可以编入具特征材料命名法的前提。此类命名包括型（ type ，基于抗热老化的能力）和类（ class ，基于在油中的抗膨胀能力） 。基本的等级已建立，以及价值说明更多的需要，使所有的橡胶材料有完整的描述。

D2000 规格也可用以叙述尚未存在而希望有的材料。橡胶技师可用此标准与设计工程师来讨论材料，以达到相互的了解，而不致遗漏此材料化学组成的可行性，它对工程师也不无价值。

天然橡胶与较好材料的追寻

起初，世上只有自然橡胶。直到汽车工业发达，车胎和其他产品的大量需求，才有了寻求天然橡胶替代品的动机。然而橡胶园丰富的原料足以应付当时的需求量。

制造大致类似天然橡胶性质的合成橡胶性质的合成橡胶的意念，一直吸引着研究者，但是到一次世界大战时，才有某程度的进展。德国科学家在被切断天然橡胶资源后，开发了一种似橡胶的材料，它叫甲基橡胶（ methyl rubber ） 。此为开始，但并非成功的一个；甲基橡胶次于天然橡胶，生产费用昂贵，且由于战后天然橡胶的重新利用，整个制造中断。

由性能订定橡胶材料

表12 中，橡胶分类「型」与「类」的命名，是依据ASTM D2000 和SAE J200 。「型」的命名是经由热测试，订定最大应用温度；字母A 到J 表示温度范围由70 ℃ 到270 ℃ 。「类」的命名是依据浸泡于油性试验看(ASTM#3) 后，最大体积膨胀百分比；字母A 到K 代表十个类别。

「型」与「类」的命名是写在一起的。譬如， AK 定义一种橡胶在70 ℃ 下可连续使用，以及漏泡在ASTM 所提供的油类中，体积膨胀不会超过10% 。
表12