1.1 天然橡胶的主要用途

天然橡胶具有高弹性、抗拉伸、强耐磨和紧致密等特性，是航天器、民用军用飞机、军舰、潜艇等高端产品多个关键部件的原材料；与石油、煤炭、钢铁同为四大工业原料，其用途很广，用其生产的制品已超过7万种。橡胶制品业是以天然和合成橡胶原料生产各种橡胶制品的行业，是国民经济的重要组成部分，细分行业包括轮胎制造、橡胶板管带制造、橡胶零件制造、再生橡胶制造、日用及医用橡胶制品制造、其他橡胶制品制造。橡胶制品业作为经济发展中的重要基础产业，影响着经济社会的方方面面，采掘、交通、建筑、机械、冶金、汽车制造、航空器、电子、日用品、医疗计生制品行业，都离不开橡胶制品。橡胶制品生产所需的原材料多达百种，天然橡胶是其中重要原材料。将天然橡胶与石墨烯等新兴材料和添加剂进行混合改性，是获得天然橡胶新型材料的重要途径。

高弹性、抗拉伸、强耐磨和紧致密是天然橡胶的重要特性，同时天然橡胶还有耐热、耐寒、耐水、耐油等特性，具有良好的物理机械性能，分子结构规整性好，容易与硫化剂发生结构化反应。图1-1展示了天然橡胶最重要的四个特性及其对应的主要产品。在诸多产品中，合成橡胶无法替代天然橡胶，如飞机轮胎、潜艇上的密封圈、直升机上的耐磨橡胶垫片、宇航服上的乳胶制品、超薄医用手套和避孕套等。

图1-1 天然橡胶应用领域示意图

天然橡胶在轮胎中配比的增加是提高汽车舒适度、载重卡车安全性的关键因素之一。轮胎生产是天然橡胶最重要的用途，我国天然橡胶年消费量约为600万吨，其中约75%用于轮胎生产。每辆汽车有数百个橡胶零部件，橡胶零部件重量约占整车自重的3%～6%，其中轮胎中橡胶重量约占橡胶总重量的70%。轿车轮胎中，天然橡胶与合成橡胶具有一定的替代性，制造商会根据两种橡胶的相对价格调整配方，但为了保证轮胎的舒适度，会保证较大比例的天然橡胶用量。载重轮胎、工程轮胎等大型轮胎中天然橡胶的占比也非常高。在极端低温条件下，利用巴西三叶橡胶树产出的橡胶所生产的轮胎容易玻璃化，科学家们尝试通过橡胶草、银胶菊等其他产胶植物解决这一难题。

天然橡胶的高弹性、耐低温、耐高温、抗拉伸等特性在飞机轮胎上集中体现出来。航空轮胎是轮胎制造领域的尖端产品，素有轮胎界“皇冠上的明珠”之美誉，是先进制造业的代表之一。航空轮胎是飞机起飞、降落和滑行过程中唯一接地的部件。飞机轮胎的负荷能力比工程胎大，速度能力比赛车高，充气压力是载重车轮胎的10倍，下沉量变形是汽车轮胎的2倍，其还需要应对极端温度和气压的挑战。天然橡胶是航空轮胎中占比最高的原材料，且无法被替代。

天然橡胶材料因具有阻尼特性已在桥梁和房屋减震等方面得到越来越广泛的应用。高阻尼橡胶材料的黏性大，自身可以吸收能量，具有较大的延展性，能在地震时延长结构自振周期、减小地震作用力，并利用自身耗能特性发挥减隔震作用。早在20世纪80年代，日本就通过人工试验和地震考验，使用积层橡胶有效防止地震波传向建筑，事实证明，橡胶具有良好的减震效果（周振清、尚绍英，1987）。为了更好地吸收地震能量，叠层橡胶隔震支座的使用率最高（王英卓等，2020）。我国部分地震高烈度区开展了建筑工程减震隔震技术工程应用工作，部分工程经受了汶川、芦山等地震的考验，实践证明该项技术能有效减轻地震破坏力，提升房屋建筑工程抗震能力。建筑物橡胶隔震产业可能成为继轮胎之后的大产业。减震橡胶制品，在汽车、机械产业等工业部门被用来防止振动和隔绝噪声，用于提高交通轨道、铁路车辆安全性和舒适性。

天然橡胶除了具有各种特性外，还是绿色产品，橡胶材料的碳汇功能显著，这明显不同于合成橡胶。从橡胶树获取原料后，经过初加工而成的浓缩胶是乳胶手套、避孕套等乳胶制品的基础原料。利用乳胶发泡技术制成的各类生活用品，如枕头、床垫等，还有很大的发展空间。床垫的软硬度是影响床垫舒适性的重要因素，乳胶床垫由天然胶乳制成，具有较好的弹性，可以满足不同人群的需求，适用于不同的睡姿。