只有一种功能的橡胶称为单一功能橡胶或稳态功能橡胶(Single function 称为S 功能)。兼备两种功能的称之为D-功能(Dynamic function);由形态记忆而产生的功能称之为sh-功能或智能弹性体(shaping function)。目前所发现的弹性体,按其功能性可分为以下7 种:力学(或物理)、化学、水、光、辐射、电(磁) 和生物医学,其中水也具有功能性,水除有化学反应性外,也有与光类似的交联反应性。
Sh 功能弹性体
在此弹性体中,值得注意的研究动向是主要作保鲜功能材料的1,2-聚丁二烯(HSPBd-1,2)和具有分离功能的弹性体。
HSPBd-1,2
日本合成橡胶公司(JSR) 以4 种牌号独家生产HSPBd-1,2。这一聚合物含有规整度为50~70 的富有结晶的区域和结晶区,以大嵌段结构组成。其中结晶相为硬段,非结晶相为赋有橡胶弹性的软段。HSPBd-1,2主要作为非交联和交联两种材料使用。在非交联材料方面,因为它不易破损,具有优良的透气性和透湿性,可用作新鲜食品的包装材料。它不含有其他填料,不必担心对食品的污染;在燃烧处理过程中,也不产生对环境的污染。这对于改善环境,生产合理化以及提高计量的准确性都有好处。
在医疗和医用方面,已确认其对可溶性脂肪药物无吸附作用。在交联材料方面,则利用其紫外线敏感性,可作感光材料;巧妙地利用日光和热的反应性,可作发泡材料;还可利用其高交联和透明性特性,作热固性材料(如制作光学唱片等)。
辐射功能弹性体
光化学将可见光和紫外线作为主要研究对象,而辐射化学则以X-射线和〥-射线为主要研究对象,因此近年把电子射线归于辐射化学来研究。辐射能比紫外线能高,不需要在上述光敏弹性体中起固化或交联作用的光敏基团和增光剂。在大容量集成电路上,非弹性材料(如甲基丙烯酸甲酯和丙烯的共聚物及氯化聚丙烯酸甲酯)已实现商品化,但弹性体的例子较少。环氯化聚丁二烯和聚异丁烯已有报道,前者虽然随着交联反应几率的增加定位反差下降,但感光率可达5×107~4×109c/cm3,很有发展前途。
光敏性弹性体
所谓光敏性弹性体,是指在光的作用下,引起分子内和分子间的化学或结构变化的弹性体。作为光吸收体,有弹性体本身带有光敏性基团的(如肉桂基、丙烯酰基、迭氮基和二硫化氨基甲酸酯基)和外加光敏性化合物(增光剂)的两种。其中已商品化的实例之一,是由天然橡胶合成的含肉桂酰基的弹性体。光敏性弹性体的主要用途分为两大类:自动记录器用和光敏折曲印刷板用,将来在弹性涂料和板材方面可能有新的用途。
水敏性功能弹性体
S 功能弹性体
形状记忆、压敏粘合和低滞后性弹性材料是利用力学功能的主要形式。其中引人注目的实例主要是用于形状记忆材料,如HTPI,有天然(杜仲和古塔胶)和合成的两类。形状记忆高分子材料根据形状回复原理可分为4类: (1) 热致形状记忆高分子材料;(2) 电致形状记忆高分子材料;(3) 光致形状记忆高分子材料;(4) 化学感应型形状记忆高分子材料。形状记忆高分子材料主要有反式聚异戊二烯(TPI),交联聚乙烯(XLPE)和聚氨酯(PU)等。
其中TPI 的主要原料是巴拉塔胶、杜仲胶和古塔胶、人工合成的反式聚异戊二烯。形状记忆TPI 是以TPI 树脂填料及交联剂等为原料加工而成。这种功能聚合物具有易于成型、导热性低、熔融透明等特性。利用TPI 的形状记忆特性,先加工成便于运输的形状,使用时再加热恢复到原状。总之,通过充分利用其低温成型性、常温高硬性、高门尼粘度和高冲击强度、高热熔粘合性以及交联性等基本特性,S功能弹性体用途在不断扩大。
电子产品,如键盘等是功能橡胶应用的重要市场之一
导电(磁性)功能弹性体
导电弹性体可分为复合型和半导体型两类。复合型的实例不多,如甲基乙烯基硅橡胶与40%乙炔炭黑复合弹性体的体积电阻可达100Ω?cm以下,与40%炉黑复合弹性体的体积电阻为119×103~416×107Ω?cm。采用硅橡胶的主要原因是不用硫黄交联剂,耐热和耐候性好。其用途,除作导电涂料、导电墨水之外,尤其可作键盘等开关元件、辊类材料、漏油传感材料、防电磁波以及在纺织工业中作为抗静电材料、导电胶辊、传送带等。
D 功能弹性体
按功能可分为化学、水敏、光敏、辐射、导电或磁性和生物医学等6种。
化学功能弹性体
化学功能弹性体主要用于离子交换、催化生理活性以及乳化剂等。
生物医用功能弹性体
在高科技医疗领域使用的弹性体中,作为人工脏器官材料,直接与人的血液接触的实例不少。如体外血液循环材料、输血用具、人工肺、人工皮肤、辅助人工心脏材料等。当血管损伤时,血液凝固,阻止血液外流,这是身体自身的保护作用的重要实例。如果血液与材料(或异物)接触,由于血栓的形成而会使血液被凝固,阻碍血液的流动,因此作为一种生物医用材料应具有抗血栓性能。一是在材料上固定抗血栓物质,如肝素;二是使材料表面具有类似于血管内壁的性质和结构,如亲疏水双重性、亲水凝胶结构。
水敏性功能弹性体,是指在湿气或水存在的条件下,聚合物分子之间成键或者通过水分子成键的弹性体。前者称为水敏性弹性体,后者则称为亲水性弹性体。亲水性又可分为吸水性(或水膨胀性)和出水性。此类弹性体可在常温常压下或在温水中进行连续交联,可用作各种容器的密封材料和屋项(或面)的覆盖材料,今后将有更广泛的用途。