Why Can’t Synthetic Rubber Fully Replace Natural Rubber?

합성고무가 천연고무를 완전히 대체할 수 없는 이유는 무엇입니까?

천연고무의 진화:

인류 역사에서 고무의 중요성은 매우 깊습니다. 특히 바퀴의 발명은 인간의 삶을 획기적으로 변화시켰고, 타이어의 출현은 바퀴의 사용성과 편안함을 향상시켜 인간의 이동성과 물품 운송에 혁명을 일으키고 작업 효율성을 크게 향상시켰습니다. 타이어의 출현으로 바퀴의 폭넓은 사용이 가능해졌습니다.

고무의 발견과 광범위한 사용은 타이어와 자동차 산업의 발전을 촉진했으며 인류 문명에 중요한 이정표를 세웠습니다. 그러나 천연고무의 주요 공급원은 브라질, 동남아시아 등 열대 지역에서 자라는 고무나무입니다. 한편, 고무의 주요 사용지역은 경제가 발달한 지역에 집중되어 있어 고무 수급에 심각한 불균형을 초래하고 있습니다. 특히 제1차 세계대전 중에 독일은 고무 공급을 중단했습니다. 제2차 세계대전 당시 일본은 천연고무의 주요 생산지인 동남아시아를 점령하면서 유럽과 미국으로의 고무 공급이 제한되었다. 따라서 과학자들은 합성 고무로 실험을 시작하여 획기적인 발전을 이루었습니다. 날씨와 지리에 영향을 받지 않는 합성고무 생산량은 1939년 23,000톤에서 1944년 885,000톤으로 증가했습니다.

전쟁이 끝나고 천연고무 공급이 안정되고, 전후 자동차 및 관련 산업의 호황으로 인해 고무 수요가 급증하면서 천연고무 가격이 높은 수준으로 유지되었습니다. 결과적으로 합성고무는 특정 응용 분야 및 분야에서 천연 고무를 부분적으로 대체하여 약 60% 시장 점유율로 안정화되었습니다. 2021년 기준 전 세계 천연고무 생산량은 1381만2000톤, 합성고무 생산량은 약 1581만톤으로 두 나라 모두 비슷한 생산량을 나타냈다.

기술과 합성고무 성능의 지속적인 발전에도 불구하고 왜 천연고무를 완전히 대체하지 못하는 걸까요? 이러한 당혹스럽고 중요한 질문은 각 합성고무 제조업체가 자사 제품의 뛰어난 성능을 자랑하며 천연고무를 훨씬 능가한다고 주장할 때에도 발생합니다. 이는 천연 고무가 여전히 대체할 수 없는 포괄적인 성능 이점을 많이 가지고 있음을 나타냅니다.

High-quality wear-resistant natural rubber sheet made from natural latex, demonstrating superior elasticity, abrasion resistance, and tear resistance, ideal for applications such as mining equipment linings, squeegee blades for floor scrubbers, and rubber timing belts.

자연의 산물인 천연고무는 산업적으로 합성된 제품보다 훨씬 더 복잡한 분자 사슬 구조와 화학적 조성을 갖고 있어 현재 기술로는 완전히 복제할 수 없는 수준의 복잡성을 가지고 있습니다.

천연고무의 주요 장점은 다음과 같습니다.

더 큰 분자량과 더 복잡한 구조: 천연고무의 우수한 탄성과 내마모성은 주로 더 길고 복잡한 분자 사슬 구조에 기인합니다. 이러한 큰 분자 사슬은 단단히 얽혀 있어 우수한 강도, 내마모성 및 인열 저항성을 제공합니다. 외력이 가해지면 이러한 분자 사슬이 압축되었다가 원래 구조로 돌아가 뛰어난 탄력성을 발휘합니다.
보다 균일한 분자 사슬 구조: 고무의 주성분인 폴리이소프렌은 고분자 사슬에 다양한 이성질체를 가지고 있습니다. 천연고무 중 100%는 cis-1,4 구조로 안정적이고 균일한 성능을 제공합니다. 반면, 인공합성 고무는 이 정도 수준의 분자 내부 구조 균일성을 달성할 수 없습니다.
알려지지 않은 성분의 긍정적인 효과: 고무 분자 외에도 천연 고무에는 단백질, 지방산, 당분 및 기타 성분이 포함되어 있습니다. 이는 소량으로 존재하지만 고무의 특성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 천연고무는 일반적으로 저온을 견딜 수 있지만 일반 합성고무는 추운 환경에서 굳어지고 부서지기 쉬워 탄력을 잃을 수 있습니다.

천연고무와 합성고무의 상보성:

요약하면, 천연고무는 예외적으로 높은 기계적 강도, 우수한 탄성, 내피로성, 내마모성, 내식성, 절연성, 기밀성, 방수성 및 단열성을 나타냅니다. 그러나 천연고무의 모든 특성이 합성고무의 특성을 능가하는 것은 아닙니다. 합성고무의 가장 큰 장점은 전성에 있습니다. 응용 분야와 필요한 특성에 따라 특정 제제를 사용하여 고무의 특정 특성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 합성 변형인 폴리우레탄 고무는 뛰어난 내유성을 보여 천연 고무의 약점을 보완합니다. 또한, 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 화학적 내식성이 우수하고, 부타디엔 고무(BR)는 내한성, 내마모성, 탄성이 우수하며, 클로로프렌 고무는 내유성, 난연성, 내산화성, 내오존성이 우수하고, 니트릴 고무는 우수합니다. (NBR)은 내유성과 내노화성이 우수합니다.

실제 응용 분야에서 천연 고무와 합성 고무는 서로를 잘 보완합니다. 예를 들어 자동차 타이어를 예로 들어 보겠습니다. 일반적으로 천연 및 합성 품종을 모두 포함하는 여러 층의 고무로 만들어집니다. 따라서 현재의 기술 수준에서는 합성고무가 천연고무를 완전히 대체하는 것은 불가능합니다. 그러나 특정 응용 분야에서는 합성 고무와 천연 고무가 서로를 대체할 수 있으며 가격에 따라 선택이 더 좌우되는 경우가 많습니다. 천연고무나무는 재배주기가 길고 생산능력이 제한되어 있어 비용이 상대적으로 고정되어 있으며 일반적으로 합성고무보다 높습니다. 그러나 합성고무 역시 설비 비용이 높고, 투자 회수 기간이 길며, 석유나 천연가스 등 상류 원자재 가격과 밀접한 자본 집약적 산업이기 때문에 둘 사이의 가격 차이는 일반적으로 크지 않습니다.

현재 전 세계적으로 상당한 생산량을 보이는 합성 고무의 주요 유형에는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR) 및 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR)가 있습니다. 이들 고무의 주요 원료는 부타디엔이며, 합성고무 생산에 사용되는 부타디엔은 전 세계적으로 약 70%에 달한다. 부타디엔은 주로 석유와 천연가스 생산 시 부산물에서 나오므로 생산 능력이 특별히 안정적이지 않고 가격도 석유와 천연가스 가격에 따라 변동합니다. 물론 천연고무와 합성고무의 가격도 서로 영향을 미친다.

결론적으로, 성능과 가격 측면에서 천연고무와 합성고무는 강한 상호보완성을 나타냅니다. 어느 쪽도 다른 쪽을 완전히 대체할 수는 없으며, 새로운 프로세스와 기술의 지속적인 발전을 통해 각각의 성능도 지속적으로 향상되고 있습니다. 예를 들어, DEF 고무천연고무 산업에 깊이 뿌리를 두고 있는 는 천연고무 시트 제품이 고급 시장에 초점을 맞추도록 하는 독특한 제형과 공정을 개발해 왔습니다. 이들 제품은 습식 분쇄 환경에서 내마모성 및 내유성에 있어 뚜렷한 장점을 갖고 있어 특히 다양한 내마모 장비의 고무 라이닝, 바닥 청소 기계용 흡수성 및 내마모성 스트립, 산업용 내마모성 타이밍으로 사용하기에 적합합니다. 벨트.

합성고무가 천연고무를 완전히 대체할 수 없는 이유는 무엇입니까?

천연고무의 진화:

천연고무의 주요 장점은 다음과 같습니다.

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