合成胶乳：种类、性能与应用
合成胶乳是通过乳液聚合制得的稳定胶体水性聚合物分散体。与从橡胶树汁液中获取的天然胶乳不同，合成胶乳是工业生产的，具有更稳定的特性、更高的纯度以及可定制性能的能力。干燥或通过其他方法加工时，分散体形成具有相应聚合物性能的薄膜。
化学性质与分类
合成胶乳主要按聚合物的化学性质分类，这决定了其应用领域。最常见的是丁苯胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸酯胶乳和醋酸乙烯酯胶乳。特别的一类是由含羧基胶乳组成，其聚合物结构中含有0.5%至5%的含羧基单体单元（在甲基丙烯酸存在下进行聚合）。引入羧基可提高胶乳稳定性、改善粘附性并实现额外的交联。
合成胶乳的主要类型
丁苯胶乳（SB，SBR）。 这是产量最大的合成胶乳类型——包括改性牌号在内，约占合成胶乳总产量的80%。SB-30胶乳通过丁二烯与苯乙烯以70:30的比例在水性乳液中以磺烷醇和合成脂肪酸钠皂混合物为乳化剂进行共聚制得。SB-50胶乳以丁二烯与苯乙烯50:50的比例制得。丁苯胶乳具有良好的粘附性、机械稳定性，广泛用于胶粘剂、涂料、涂层和轮胎帘线浸渍。
丁腈胶乳（NBR）。 通过丁二烯与丙烯腈的乳液共聚制得。商品级产品中丙烯腈含量通常为25–35%。这些胶乳具有高耐油和耐汽油性、对极性基材的良好粘附性、耐老化和耐溶剂性。丁腈胶乳用于耐油手套、纸张和纺织品浸渍以及胶粘剂。丁腈胶乳的主要消费是丁腈手套的生产。
氯丁胶乳（CR）。 是聚氯丁二烯或氯丁二烯与其他单体（如甲基丙烯酸）共聚物的水性胶体分散体。它们具有独特的性能组合：无需硫化即具有高内聚强度、宽温度范围内的弹性体性能以及显著的耐化学和环境降解性。应用包括胶粘剂、粘合剂、涂层、浸渍制品以及弹性化沥青和混凝土。
丙烯酸酯胶乳。 广泛用于涂料、胶粘剂、纸张和纺织品整理以及水泥添加剂。它们对极性基材（钢、铝、玻璃、木材）具有良好的粘附性、耐久性和耐候性。现代丙烯酸胶乳也有不含全氟和多氟烷基物质（PFAS）的品种。
醋酸乙烯酯胶乳（PVAc）。 聚醋酸乙烯酯均聚物对多孔基材具有良好的粘附性，而醋酸乙烯酯-乙烯（VAE）共聚物则提供增强的柔韧性和耐水性。它们用于涂料、胶粘剂、纸张、纺织品和建筑砂浆添加剂。
合成胶乳的关键性能
胶体稳定性。 合成胶乳的一个典型特性是比天然胶乳更不易自发分离。合成胶乳具有足够高的化学稳定性，确保了其实际应用的可能性。
粘度和浓度。 合成胶乳的粘度取决于浓度、温度和电解质的存在。随着浓度增加，粘度增加，每种胶乳都有其自身的糊化临界浓度。
粒径。 胶乳的性能在很大程度上取决于粒径，粒径决定了成膜性、渗透能力和分散稳定性。
技术优势。 用胶乳替代橡胶可改善劳动条件，因为橡胶与配合剂的混合是在高能耗和重型设备上进行的，而在胶乳中，配合剂以水性分散体和溶液的形式加入。从胶乳中可以获得无法直接从固体高聚物物质制造的材料和制品。
生产
合成胶乳的生产是一个多阶段过程，包括单体制备、水相和调节剂溶液的制备、乳液聚合、未聚合单体的汽提和抗氧化剂的引入。通常还需要颗粒凝聚和胶乳浓缩等操作。在商品胶乳的生产中，聚合进行到更深的阶段（大多数情况下转化率达到95–100%），而乳液橡胶生产中的胶乳中间体则不同。聚合过程可持续30–40小时。
大多数情况下使用阴离子乳化剂——脂肪酸盐、枞酸盐、磺酸盐等。第一个工业合成胶乳——氯丁胶乳的生产始于1936年。随后开发并引入了丁二烯、丁苯、丁二烯-偏氯乙烯、丁腈和其他胶乳。
应用领域
胶乳的应用极其广泛，因为其在各行业中的使用具有很高的技术经济效率：
胶粘剂。 丁苯、氯丁和丙烯酸酯胶乳用于粘合纸张、织物、皮革、木材和金属的胶粘剂组合物。
涂料和油漆。 丙烯酸酯和丁苯胶乳是建筑用水性涂料、底漆和涂层的基础。
纺织品处理和浸渍。 胶乳用于处理轮胎帘线织物和帘线绳的浸渍组合物，用于轮胎和橡胶技术制品生产。
手套生产。 丁腈和氯丁胶乳用于医用手套和技术手套。俄罗斯生产的丁腈胶乳完全满足俄罗斯手套制造商对原材料的需求。
造纸工业。 胶乳用于纸张和纸板的浸渍和涂布，赋予耐水性和强度。
建筑。 胶乳用作混凝土、砂浆和灰泥的添加剂，以提高粘附性、弹性和耐水性。
非织造布。 胶乳用于非织造材料生产中的纤维粘合。
制鞋工业。 胶乳用于粘合鞋部件和生产鞋底。
全球市场
全球合成胶乳聚合物市场呈现稳定增长。2025年市场规模估计为285–349亿美元。预计到2033年将达到443亿美元，复合年增长率为5.66%。根据其他估计，到2034年市场将达到452亿美元。全球合成胶乳聚合物消费量超过1400万吨干重。
亚太地区是最大的合成胶乳市场，其中印度增长最快。主要消费领域是涂料和油漆、胶粘剂和密封剂、纸张、建筑和纺织品。
主要的合成胶乳生产商包括陶氏化学、巴斯夫、塞拉尼斯、阿科玛、ARLANXEO、旭化成、Synthomer、LG化学、住友化学、ZEON等。在俄罗斯，合成胶乳生产集中在SIBUR企业（克拉斯诺亚尔斯克合成橡胶厂，生产丁腈胶乳）、PJSC鄂木斯克橡胶（胶乳SB-65N、BSK-70/2、SKS-65GP、SB-50、SB-85）、JSC雅尔辛特斯研究所和JSC喀山合成橡胶厂（丁二烯-偏氯乙烯胶乳DVHB-70）。
总结
合成胶乳代表了一类独特的聚合物材料，结合了水性分散体的优势以及由聚合物化学性质决定的广泛性能。丁苯、丁腈、氯丁、丙烯酸酯和醋酸乙烯酯胶乳在胶粘剂、涂料、涂层、手套、纺织品浸渍、造纸和建筑行业中得到应用。乳液聚合技术的发展、含羧基和环保牌号的出现以及俄罗斯和全球生产的扩张确保了合成胶乳市场的长期稳定增长。