합성고무

**합성고무**(synthetic rubber)는 인공 탄성체이다. 이는 석유 부산물에서 합성된 중합체이다. 미국에서는 연간 약 의 고무가 생산되며, 그중 3분의 2가 합성고무이다. 합성고무는 천연고무와 마찬가지로 자동차 산업에서 타이어, 문 및 창문 프로파일, O링 및 개스킷과 같은 씰, 호스, 벨트, 매트, 바닥재 등에 다양하게 사용된다. 합성고무는 특정 제품이나 응용 분야의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다양한 물리적 및 화학적 특성을 제공한다. 합성고무는 열 안정성, 오일 및 관련 화합물에 대한 저항성이라는 두 가지 주요 측면에서 천연고무보다 우수하다. 또한 타이어와 같은 제품의 수명을 단축시킬 수 있는 산소 및 오존과 같은 산화제에 더 강하다.

## 역사
[섬네일|left|[존 보이드 던롭 ()]]

1890년대부터 자전거, 특히 공압 타이어의 사용이 확대되면서 고무에 대한 수요가 증가했다. 1909년 독일 엘버펠트의 바이엘 (기업) 연구소에서 근무하던 프리츠 호프만이 이끄는 팀이 아이소프렌을 중합하여 최초의 합성고무를 만드는 데 성공했다.

1930년 러시아의 세르게이 레베데프, 미국의 월리스 캐러더스, 독일의 헤르만 슈타우딩거가 각각 독립적으로 발표한 연구는 1931년 듀폰에서 엘머 카이저 볼턴의 지휘 아래 개발된 최초의 성공적인 합성고무 중 하나인 폴리클로로프렌으로 이어졌다. 폴리클로로프렌은 열과 기름, 휘발유와 같은 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나 연료 호스와 기계의 절연 재료로 사용된다. 티오콜사는 1,2-다이클로로에테인을 기반으로 한 경쟁 고무 유형에 자사의 이름을 붙였다.

1935년, 독일 화학자들은 부나 고무로 알려진 일련의 합성고무 중 첫 번째를 합성했다. 이들은 공중합체였는데, 이는 중합체가 두 개의 단량체가 교대로 배열되어 구성된다는 의미이다. 다른 브랜드로는 왈도 세몬이 1935년에 개발한 코로실(Koroseal)과 소련 연구자들이 1940년에 개발한 소브프렌(Sovprene)이 있다.

### 제2차 세계 대전
[섬네일|[BF굿리치 공장에서 압연기에서 나오는 합성고무 시트 (1941)]]
섬네일|합성고무 타이어에 대한 제2차 세계 대전 포스터
제2차 세계 대전 중 미국의 합성고무 생산은 크게 확대되었다. 이는 일본이 동남아시아의 영국령 말라야 (현재 말레이시아)와 네덜란드령 동인도 (현재 인도네시아)와 같이 전 세계 천연고무 공급의 대부분을 차지하던 지역을 정복하면서 1942년 중반까지 추축국이 전 세계 천연고무의 제한된 공급량 거의 전부를 통제하게 되었기 때문이다.

포인트블랭크 작전의 나치 독일 폭격 목표에는 슈코파우 (연간 50,000톤) 공장과 레클링하우젠 근처의 휠스 합성고무 공장 (30,000톤, 17%), 그리고 라인강 동쪽 제방의 쾰른-도이츠에 위치한 쾰니셰 구미페덴 파브리크(Kölnische Gummifäden Fabrik) 타이어 및 튜브 공장이 포함되었다. 이탈리아 페라라의 합성고무 공장 (강 다리 근처)은 1944년 8월 23일에 폭격되었다. 다른 세 곳의 합성고무 시설은 루트비히스하펜/오파우 (15,000톤), 하노버/리머 (재활용, 20,000톤), 레버쿠젠 (5,000톤)에 있었다. 나치 점령하 폴란드 오시비엥침의 합성고무 공장은 1944년 3월 5일에 건설 중이었으며 IG 파르벤이 운영했고, SS는 관련 수용소인 아우슈비츠 III (모노비츠)에서 노예 노동을 공급했다.

## 종류
가장 널리 사용되는 합성고무는 스타이렌과 1,3-뷰타다이엔의 공중합체로 만들어지는 스타이렌뷰타다이엔고무 (SBR)이다. 다른 합성고무는 다음과 같다:

* 폴리아이소프렌, 아이소프렌의 중합으로 제조
* 폴리클로로프렌, 2-클로로뷰타다이엔의 중합으로 제조
* 니트릴 고무, 시아노뷰타다이엔 또는 2-프로페나이트릴과 뷰타다이엔으로 제조

이들의 다양한 변형은 단량체 혼합물과 입체화학을 제어할 수 있는 다양한 촉매를 사용하여 제조할 수 있다.

폴리아이소뷰틸렌 또는 뷰틸고무는 공기 확산에 대한 저항성 때문에 타이어 튜브 또는 내부에 일반적으로 사용된다. 이는 에너지 손실과 열 축적을 최소화하기 위해 타이어 측벽에 자주 사용되는 시스-폴리뷰타다이엔보다 훨씬 덜 탄성이 있는 재료이다. 매우 탄성이 좋아서 슈퍼볼에 사용된다. 지붕 덮개와 같은 외부 시트에 널리 사용되는 탄성체는 하이팔론 또는 클로로설폰화된 폴리에틸렌이다. EPR과 같은 합성고무는 전기 절연에도 사용될 수 있다.

### 실리콘고무

실리콘고무는 실리콘 중합체로 구성된 합성 탄성체이기도 하다. 실리콘고무는 산업에서 널리 사용되며, 여러 가지 제형이 있다. 실리콘고무는 종종 1부 또는 2부 중합체이며, 특성을 개선하거나 비용을 줄이기 위해 충전제를 포함할 수 있다. 실리콘고무는 일반적으로 비반응성이고 안정적이며 극한 환경 및 온도에 강하다.

## 합성
합성고무는 석유 기반 단량체를 중합하여 생산된다. 이는 제조 공정에서 분자량과 합성고무 분자의 특성 (천연고무와 달리)을 제어할 수 있도록 보장한다. 합성은 주로 **[[단계 성장 중합]]** 및 **사슬 성장 중합**을 통해 이루어진다.

**[[단계 성장 중합]]**에서 단량체 또는 올리고머는 축합 (작은 부산물 방출) 또는 중부가 (부산물 없음)와 같은 반응을 통해 결합하여 중합체를 형성한다.

**사슬 성장 중합**에서 중합체 사슬은 라디칼, 이온 또는 배위 촉매에 의해 개시되어 반응성 부위에 단량체를 추가하여 성장한다. 이 방법에는 개시, 전파 및 종결 단계가 포함된다.

## 천연고무 대 합성고무
[섬네일|천연고무의 주성분인 시스-[폴리아이소프렌의 화학 구조. 합성 시스-폴리아이소프렌과 천연 시스-폴리아이소프렌은 다른 전구체로부터 다른 화학적 경로를 통해 유도된다.]]
파라고무나무의 라텍스에서 나오는 천연고무는 주로 폴리시스-아이소프렌이다.

합성고무는 다른 대부분의 중합체와 마찬가지로 다양한 석유 기반 단량체로 만들어진다.

일부 합성고무는 천연고무보다 오존 균열에 덜 민감하다. 천연고무는 사슬 구조에 이중 결합이 있어 민감하지만, 일부 합성고무는 이러한 결합이 없어 오존 균열에 더 강하다. 예를 들어 바이톤 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 (EPDM), 뷰틸고무 등이 있다.

새로운 종류의 합성고무는 열가소성 탄성중합체인데, 이는 기존의 가황된 천연고무와 달리 쉽게 성형할 수 있다. 이들의 구조는 폴리우레탄의 경우 결정체에 의한 가교에 의해, SBS 블록 공중합체의 경우 비정질 영역에 의해 안정화된다.

## 각주

분류:유기 고분자
분류:탄성중합체
분류:고무