橡膠材料功能化，就是通過物理或化學(xué)手段，如合成、共混、接枝改性、與新型材料復(fù)合或混合及新型加工方法等使橡膠材料獲得原來不具備的某些特殊性能。這些特殊性能包括：力學(xué)性能方面的超低硬度、超高強(qiáng)度；熱學(xué)性能方面的導(dǎo)熱、熱敏變色；電學(xué)性能方面的導(dǎo)電、電磁波屏蔽和吸收；光學(xué)性能方面的光刻、光蓄；生物學(xué)性能方面的仿生；其他方面有磁性、親水性、形狀記憶和富氧等特性。近年來，各種功能性橡膠材料及制品不斷涌現(xiàn)，其開發(fā)和應(yīng)用方興未艾。 　　只有一種功能的橡膠稱為單一功能橡膠或穩(wěn)態(tài)功能橡膠（Single function 稱為S 功能）。兼?zhèn)鋬煞N功能的稱之為D-功能（Dynamic function）；由形態(tài)記憶而產(chǎn)生的功能稱之為sh-功能或智能彈性體（shaping function）。目前所發(fā)現(xiàn)的彈性體，按其功能性可分為以下7 種：力學(xué)（或物理）、化學(xué)、水、光、輻射、電（磁） 和生物醫(yī)學(xué)，其中水也具有功能性，水除有化學(xué)反應(yīng)性外，也有與光類似的交聯(lián)反應(yīng)性。 　　S 功能彈性體 　　形狀記憶、壓敏粘合和低滯后性彈性材料是利用力學(xué)功能的主要形式。其中引人注目的實(shí)例主要是用于形狀記憶材料，如HTPI，有天然（杜仲和古塔膠）和合成的兩類。形狀記憶高分子材料根據(jù)形狀回復(fù)原理可分為4類： （1） 熱致形狀記憶高分子材料；（2） 電致形狀記憶高分子材料；（3） 光致形狀記憶高分子材料；（4） 化學(xué)感應(yīng)型形狀記憶高分子材料。形狀記憶高分子材料主要有反式聚異戊二烯（TPI），交聯(lián)聚乙烯（XLPE）和聚氨酯（PU）等。 　　其中TPI 的主要原料是巴拉塔膠、杜仲膠和古塔膠、人工合成的反式聚異戊二烯。形狀記憶TPI 是以TPI 樹脂填料及交聯(lián)劑等為原料加工而成。這種功能聚合物具有易于成型、導(dǎo)熱性低、熔融透明等特性。利用TPI 的形狀記憶特性，先加工成便于運(yùn)輸?shù)男螤睿褂脮r(shí)再加熱恢復(fù)到原狀。總之，通過充分利用其低溫成型性、常溫高硬性、高門尼粘度和高沖擊強(qiáng)度、高熱熔粘合性以及交聯(lián)性等基本特性，S功能彈性體用途在不斷擴(kuò)大。 　　D 功能彈性體 　　按功能可分為化學(xué)、水敏、光敏、輻射、導(dǎo)電或磁性和生物醫(yī)學(xué)等6種。 　　化學(xué)功能彈性體 　　化學(xué)功能彈性體主要用于離子交換、催化生理活性以及乳化劑等。 　　光敏性彈性體 　　所謂光敏性彈性體，是指在光的作用下，引起分子內(nèi)和分子間的化學(xué)或結(jié)構(gòu)變化的彈性體。作為光吸收體，有彈性體本身帶有光敏性基團(tuán)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（增光劑）的兩種。其中已商品化的實(shí)例之一，是由天然橡膠合成的含肉桂酰基的彈性體。光敏性彈性體的主要用途分為兩大類：自動記錄器用和光敏折曲印刷板用，將來在彈性涂料和板材方面可能有新的用途。 　　水敏性功能彈性體 　　水敏性功能彈性體，是指在濕氣或水存在的條件下，聚合物分子之間成鍵或者通過水分子成鍵的彈性體。前者稱為水敏性彈性體，后者則稱為親水性彈性體。親水性又可分為吸水性（或水膨脹性）和出水性。此類彈性體可在常溫常壓下或在溫水中進(jìn)行連續(xù)交聯(lián)，可用作各種容器的密封材料和屋項(xiàng)（或面）的覆蓋材料，今后將有更廣泛的用途。 　　輻射功能彈性體 　　光化學(xué)將可見光和紫外線作為主要研究對象，而輻射化學(xué)則以X-射線和〥-射線為主要研究對象，因此近年把電子射線歸于輻射化學(xué)來研究。輻射能比紫外線能高，不需要在上述光敏彈性體中起固化或交聯(lián)作用的光敏基團(tuán)和增光劑。在大容量集成電路上，非彈性材料（如甲基丙烯酸甲酯和丙烯的共聚物及氯化聚丙烯酸甲酯）已實(shí)現(xiàn)商品化，但彈性體的例子較少。環(huán)氯化聚丁二烯和聚異丁烯已有報(bào)道，前者雖然隨著交聯(lián)反應(yīng)幾率的增加定位反差下降，但感光率可達(dá)5×107～4×109c/cm3，很有發(fā)展前途。 　　導(dǎo)電（磁性）功能彈性體 　　導(dǎo)電彈性體可分為復(fù)合型和半導(dǎo)體型兩類。復(fù)合型的實(shí)例不多，如甲基乙烯基硅橡膠與40%乙炔炭黑復(fù)合彈性體的體積電阻可達(dá)100Ω‧cm以下，與40%爐黑復(fù)合彈性體的體積電阻為119×103～416×107Ω‧cm。采用硅橡膠的主要原因是不用硫黃交聯(lián)劑，耐熱和耐候性好。其用途，除作導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電墨水之外，尤其可作鍵盤等開關(guān)元件、輥類材料、漏油傳感材料、防電磁波以及在紡織工業(yè)中作為抗靜電材料、導(dǎo)電膠輥、傳送帶等。 　　生物醫(yī)用功能彈性體 　　在高科技醫(yī)療領(lǐng)域使用的彈性體中，作為人工臟器官材料，直接與人的血液接觸的實(shí)例不少。如體外血液循環(huán)材料、輸血用具、人工肺、人工皮膚、輔助人工心臟材料等。當(dāng)血管損傷時(shí)，血液凝固，阻止血液外流，這是身體自身的保護(hù)作用的重要實(shí)例。如果血液與材料（或異物）接觸，由于血栓的形成而會使血液被凝固，阻礙血液的流動，因此作為一種生物醫(yī)用材料應(yīng)具有抗血栓性能。一是在材料上固定抗血栓物質(zhì)，如肝素；二是使材料表面具有類似于血管內(nèi)壁的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，如親疏水雙重性、親水凝膠結(jié)構(gòu)。 　　Sh 功能彈性體 　　在此彈性體中，值得注意的研究動向是主要作保鮮功能材料的1,2-聚丁二烯（HSPBd-1,2）和具有分離功能的彈性體。 　　HSPBd-1,2 　　日本合成橡膠公司（JSR） 以4 種牌號獨(dú)家生產(chǎn)HSPBd-1,2。這一聚合物含有規(guī)整度為50～70 的富有結(jié)晶的區(qū)域和結(jié)晶區(qū)，以大嵌段結(jié)構(gòu)組成。其中結(jié)晶相為硬段，非結(jié)晶相為賦有橡膠彈性的軟段。HSPBd-1,2主要作為非交聯(lián)和交聯(lián)兩種材料使用。在非交聯(lián)材料方面，因?yàn)樗灰灼茡p，具有優(yōu)良的透氣性和透濕性，可用作新鮮食品的包裝材料。它不含有其他填料，不必?fù)?dān)心對食品的污染；在燃燒處理過程中，也不產(chǎn)生對環(huán)境的污染。這對于改善環(huán)境，生產(chǎn)合理化以及提高計(jì)量的準(zhǔn)確性都有好處。 　　在醫(yī)療和醫(yī)用方面，已確認(rèn)其對可溶性脂肪藥物無吸附作用。在交聯(lián)材料方面，則利用其紫外線敏感性，可作感光材料；巧妙地利用日光和熱的反應(yīng)性，可作發(fā)泡材料；還可利用其高交聯(lián)和透明性特性，作熱固性材料（如制作光學(xué)唱片等）。 　　分離功能彈性體 　　該類彈性體大體上可分為：氣體和金屬離子分離膜兩類。當(dāng)氣體通過高分子膜時(shí)，氣體首先被高分子膜吸附成各氣體的混合物，氣體的溶解度取決于氣體的種類和高分子膜的結(jié)構(gòu)，其擴(kuò)散速度取決于氣體分子和高分子空間的大小。溶解度和擴(kuò)散速度的相對關(guān)系，決定氣體的透過速度。在各種材料中，硅橡膠的氧氣透過系數(shù)較大，但強(qiáng)度低，不易成膜。目前在金屬離子分離膜中，較有成效的是在聚氨酯主鏈或側(cè)鏈引入冠醚的方法，因?yàn)楣诿驯旧韺饘匐x子有較強(qiáng)的配位能力。 　　功能聲學(xué)橡膠制品 　　平面波在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，聲阻抗率和特性阻抗相等。特性阻抗是描述介質(zhì)本身性質(zhì)的一個(gè)十分重要的物理量，是判斷材料是否可作為反聲材料或透聲材料的主要標(biāo)志之一。當(dāng)相鄰兩種介質(zhì)的特性阻抗接近或相等時(shí)，我們稱為“阻抗匹配”，反之稱為阻抗失配。只有在兩種介質(zhì)的特性阻抗ρ，υ相同時(shí)，聲波在界面處才不致發(fā)生反射。橡膠的特性阻抗和水接近，而且可以用改變填料和其他組分來進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以適用于在聲路中和水匹配，這就是橡膠常用作水聲材料的原因。 　　水聲功能橡膠制品 　　水聲橡膠在水中對聲波的傳播起著重要作用，它可以消除聲的反射，降低噪音，保持聲波的傳遞不失真，避免水下各種噪音的干擾。根據(jù)橡膠在水聲工程中的作用，可將其分為吸聲橡膠、透聲橡膠和反聲橡膠3 種類型的制品。 　　作為水聲吸聲材料必須滿足兩個(gè)條件：（1）材料的特性聲阻抗與介質(zhì)水的特性聲阻抗要匹配，使聲波能無反射地進(jìn)入吸聲系統(tǒng)；（2）材料要有很高的內(nèi)耗，使入射進(jìn)來的聲波在吸收系統(tǒng)中很快損耗而衰減。 　　在應(yīng)用方式上，通常采用共振式吸聲結(jié)構(gòu)或漸變過程結(jié)構(gòu)。前者是把帶孔的橡膠薄層粘在鋼板上，通過改變孔徑的大小和數(shù)量來調(diào)整材料的有效彈性模量和損耗；而后者則常把橡膠等制品做成尖錐或尖劈狀，以實(shí)現(xiàn)材料聲學(xué)狀態(tài)的逐步過渡，達(dá)到阻抗匹配的目的。 　　透聲橡膠制品 　　理想的透聲材料是聲波入射到透聲層上時(shí)能夠無反射、無損耗地通過，所以要求材料的特性阻抗與水匹配，材料的衰減常數(shù)要盡可能小。透聲材料常用作水聽器的包覆層，例如氯丁橡膠、丁基橡膠和近年來采用的澆注型聚氨酯橡膠。在水聲工程中，聲納、魚雷的導(dǎo)流罩或透聲窗都需要具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的透聲材料。例如利用鋼絲增強(qiáng)透聲橡膠，用以制作大型球鼻艏導(dǎo)流罩，或用玻璃增強(qiáng)塑料與其復(fù)合，用以制作各種潛艇聲吶罩等等。 　　透聲橡膠制品在聲學(xué)性能上主要有兩點(diǎn)要求：（1）橡膠的特性聲阻抗ρC 值（即橡膠的密度與聲波在橡膠中的傳播速度的乘積）要與聲波的傳播介質(zhì)水的ρC 值相匹配；（2）聲波通過橡膠時(shí)，橡膠對聲能的損耗要小。橡膠的特性聲阻抗與水是相近的，因此，橡膠是較好的透聲材料，天然橡膠、氯丁橡膠是應(yīng)用較早的透聲橡膠。聲波透過橡膠時(shí)，產(chǎn)生的聲衰減值取決于膠料的組成，其中包括兩個(gè)部分：一是膠種的選擇；二是其他配合劑的選擇。其中最主要的是橡膠的種類。聲波通過橡膠時(shí)，如同力作用在橡膠上一樣，使橡膠產(chǎn)生彈性形變和塑性形變，塑性形變使聲能衰減。因此，聲能的衰減隨膠料的彈性增加而減小，隨膠料的滯后損失增加而加大。這就為設(shè)計(jì)聲衰減小的透聲橡膠制品提供了理論依據(jù)。 　　反聲橡膠制品 　　為了避免水下各種噪聲（包括一切不需要的信號）的干擾，在水聲設(shè)備上應(yīng)采用反聲橡膠材料。理想的反聲材料應(yīng)當(dāng)使入射聲波100%地被反射回去。 　　首先，應(yīng)當(dāng)使材料的特性阻抗與水的特性阻抗嚴(yán)重失配；其次，要求材料的衰減常數(shù)小，使入射聲波絕大部分被反射。這種材料在水聲工程中多用作聲納反射罩，以及換能器基陣的反聲后擋等。在水面艦艇聲納中，常用閉孔泡沫塑料或泡沫橡膠作為反聲材料。但是，由于在潛艇聲納或其他深水水聲設(shè)備中，要求材料能夠耐高的靜水壓，除了用一定厚度的金屬做聲硬障板外，目前，多用開孔硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料做芯材，外包一層澆鑄型聚氨酯橡膠，做成復(fù)合結(jié)構(gòu)。在水聲技術(shù)中，人們對吸聲體很重視，對反聲體則較少注意。在淺水中（即常壓或低壓下）這些問題很容易解決，海綿橡膠、泡沫塑料便能滿足要求。在高壓下，空氣很容易滿足這個(gè)要求，空氣與水的阻抗比為143，在深水中可用含空氣的海綿橡膠作反聲材料，但必須避免使反聲材料中的空氣溢出和水對反聲材料的滲透，所以大多數(shù)場合下利用閉孔海綿橡膠，它具有最好的反聲特性，反射系數(shù)一般可達(dá)80%以上。 　　隨著橡膠制品應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛化、深入化、專業(yè)化，市場對各種橡膠制品的性能提出了更高更細(xì)致的要求，使得我們在保持橡膠制品原有傳統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，必須賦予橡膠制品在其相對應(yīng)使用領(lǐng)域所需要的特殊功能和性能。有理由相信，21世紀(jì)的橡膠技術(shù)必將朝著高性能化和功能深入化的方向發(fā)展。