ชนิดของยางและการใช้งาน ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber, SR)
ยางสังเคราะห์ไม่ได้หมายความถึงยางเทียมที่มีลักษณะทางเคมีและสมบัติคล้ายคลึงกับยางธรรมชาติ (cis-1,4-polyisoprene, IR) เท่านั้นแต่ยังรวมถึงยางชนิดต่างๆ ที่สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาเคมี
สาเหตุสำคัญที่ผลักดันให้เกิดการริเริ่มค้นคว้าการผลิตยางสังเคราะห์จนขยายมาเป็นการผลิตเชิงการค้า อาจสรุปได้ดังนี้
• ปัญหาการขาดแคลนยางธรรมชาติที่จำเป็นต้องใช้ในการผลิตอาวุธยุทโธปกรณ์ในช่วงสงครามของประเทศ
• ราคาที่ไม่แน่นอนของยางธรรมชาติ
• ความต้องการยางที่มีคุณสมบัติพิเศษบางประการ เช่น มีความทนทานต่อน้ำมัน สารเคมี และความร้อนสูงๆ เป็นต้น
การผลิตยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือขั้นตอนการผลิตโมโนเมอร์ และขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่นยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันที่ชนิดของโมโนเมอร์ถ้ายางสังเคราะห์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ชนิดเดียวจะเรียกว่า โฮโมโพลิเมอร์(homopolymer) เช่น ยางโพลิบิวตาไดอีน (polybutadiene, BR)หรือยางโพลิไอโซพรีน (polyisoprene, IR) เป็นต้นแต่ยางสังเคราะห์บางชนิดอาจจะประกอบด้วยโมโนเมอร์มากกว่า 1 ชนิด เรียกว่าโคโพลิเมอร์ (copolymer) เช่น ยางสไตรีน บิวตาไดอีน (styrene-butadienerubber, SBR) เป็นต้น ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 : ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ที่สำคัญในการสังเคราะห์ยาง
โมโนเมอร์ | โครงสร้าง | จุดเดือด ( ? C) | Ethylene
| 
| -104 | Propylene
| 
| -50 | Isobutylene
| 
| -6 | 1,3-butadiene
| 
| -4.5 | Isoprene
| 
| 34 | Chloroprene
| 
| 59 | Styrene (vinylbenzene)
| 
| 145 | Vinyl acetate
| 
| 72 | Methyl methacrylate
| 
| 80 | Acrylonitrile
| 
| 77 |
ยางสังเคราะห์ IR หรือ cis-1,4-polyisoprene
ยาง IRเกิดจากความพยายามที่จะสังเคราะห์ยางที่มีสมบัติและโครงสร้างเหมือนกับยางธรรมชาติ โดยในปี ค.ศ. 1954 Goodrichได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ยาง IR จากไอโซพรีนโมโนเมอร์ (isoprenemonomer) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่นชนิด Ziegler-Nattaและได้ตั้งชื่อยางชนิดนี้ว่า “synthetic natural rubber” อย่างไรก็ตาม ยางIR มีสมบัติเชิงกล เช่น ความทนทานต่อแรงดึง (tensile strength)ต่ำกว่ายางธรรมชาติเล็กน้อย และราคาก็สูงกว่า แต่มีข้อดีคือคุณภาพของยางสม่ำเสมอ มีสิ่งเจือปนน้อย ทำให้ยางมีสีขาวสวย(ในขณะที่ยางธรรมชาติจะมีสีเหลืองอ่อนถึงน้ำตาลเข้มเนื่องจากมีสารเบต้าแคโรทีน (b-carotene) บางครั้งจะใช้ยาง IRแทนยางธรรมชาติในการผลิตยางหัวนมและอุปกรณ์การแพทย์บางชนิด
ยางสไตรีนบิวตาไดอีน หรือยาง SBR (styrene-butadiene rubber)
ยางSBR ประกอบด้วย สไตรีนโมโนเมอร์ (styrene monomer) ประมาณ 23.5 %และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ประมาณ 76.5 %โมโนเมอร์ทั้งสองชนิดมีการจัดเรียงตัวแบบไม่มีแบบแผน (random copolymer)นอกจากนี้การจัดเรียงตัวของสายโมเลกุลของยาง SBRก็ไม่เป็นระเบียบทำให้ไม่สามารถเกิดการตกผลึก (crystalline)ได้เมื่อถูกยึดยางจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำเวลาใช้งานจำเป็นต้องเสริมแรง (reinforcingfiller) เข้าช่วย
รูปที่ 2 : สูตรโครงสร้างของยาง SBR ยางSBR เป็นยางประเภทใช้งานได้ทั่วไปเช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยาง IRเพราะสามารถใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างกว้างขวางเมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติ ยาง SBR มีคุณภาพสม่ำเสมอกว่าการนำไปใช้งานและสมบัติของยางคงรูปจึงสม่ำเสมอ และยังมีสิ่งเจือปนน้อยกว่าและที่สำคัญคือไม่ต้องบดยางให้นิ่ม (mastication)ก่อนการผสมสารเคมีในระหว่างกระบวนการผลิตเพราะยางชนิดนี้ถูกสังเคราะห์มาให้มีน้ำหนักโมเลกุลที่ไม่สูงมากนักยางจึงมีความหนืดเหมาะสมที่ทำให้สารเคมีกระจายตัวได้อย่างดีและยางก็ไหลได้ง่ายในระหว่างการขึ้นรูปแบบต่างๆ ทำให้ยาง SBRมีข้อดีเหนือกว่ายางธรรมชาติที่มีกระบวนการผลิตง่ายกว่าประหยัดทั้งกำลังงานและเวลา ตลอดจนต้นทุนการผลิต อย่างไรก็ตามเนื่องจากยางSBR มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุลดังนั้นมันจึงเสื่อมสภาพเร็วในสภาวะที่มีออกซิเจน โอโซนหรือแสงแดดเช่นเดียวกับยางธรรมชาติแต่ความยืดหยุ่น (elasticity) ของยางSBR จะต่ำกว่า ในขณะที่ความทนทานต่อน้ำมันใกล้เคียงกัน ยาง SBRที่เสริมแรงด้วยสารเสริมแรง เช่น เขม่าดำจะมีความทนต่อการขัดสีได้ดีกว่ายางธรรมชาติแต่ว่าจะมีความทนต่อการฉีกขาดต่ำกว่า
ยางSBR ถูกนำไปใช้ในการผลิตสายพาน พื้นรองเท้า ฉนวนหุ้มสายไฟ ท่อยางผลิตภัณฑ์ยางทางการแพทย์ ภาชนะหีบห่ออาหาร และที่สำคัญคือยางชนิดนี้ส่วนมากจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยางยานพาหนะขนาดเล็กโดยการผสมกับยางชนิดอื่นๆ เช่น ยางบิวตาไดอีน (BR) และยางธรรมชาติ (NR)สาเหตุที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดนี้เพียงชนิดเดียวในการผลิตยางยานพาหนะได้เพราะว่ายางชนิดนี้จะทำให้เกิดความร้อนสะสมสูงในระหว่างการใช้งานเมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติและยางบิวตาไดอีน
ยางไนไตร์ล หรือยาง NBR (nitrile rubber)
ยางNBR เป็นโคโพลิเมอร์ของอะไครโลไนไตร์ลโมโนเมอร์ (acrylonitrile monomer)และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer)ซึ่งจะประกอบด้วยอะไครโลไนไตร์ล ตั้งแต่ 20-50 %จากโครงสร้างของโมเลกุลจะเห็นได้ว่ามีหมู่ฟังก์ชัน CN- อยู่ดังนั้นโมเลกุลจึงมีความเป็นขั้วทำให้ยางมีสมบัติเด่นคือทนต่อน้ำมันปิโตรเลียมและตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วต่างๆ ได้ดีความทนน้ำมันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของอะไครโลไนไตร์ลที่มีในโมเลกุล
รูปที่ 3 : สูตรโครงสร้างของยาง NBR ยางNBR ไม่สามารถตกผลึกได้เมื่อถูกยืด (เช่นเดียวกับยาง SBR)ดังนั้นจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำ ต้องเติมสารเสริมแรงเข้าช่วยส่วนความยืดหยุ่นจะมีค่าใกล้เคียงกับยาง SBRยางชนิดนี้ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับน้ำมันเช่น ใช้ทำประเก็นน้ำมันยาง o-ring ยางเชื่อมข้อต่อสายพานลำเลียงหรือทำท่อดูดหรือส่งน้ำมัน เป็นต้น
ยางคลอโรพรีนหรือยาง CR (chloroprene)
ยางCR มีชื่อทางการค้าว่ายางนีโอพรีน (neoprene)เป็นยางสังเคราะห์จากคลอโรพรีนโมโนเมอร์ (chloroprene monomer)โมเลกุลของยาง CRสามารถจัดเรียงตัวได้อย่างเป็นระเบียบภายใต้สภาวะที่เหมาะสมยางชนิดนี้จึงสามารถตกผลึกได้เช่นเดียวกับยางธรรมชาติ ดังนั้นยาง CRจึงมีค่าความทนต่อแรงดึ่งสูง (โดยที่ไม่ใส่สารตัวเติม)นอกจากนั้นยังมีความต้านทานต่อการฉีกขาดและการขัดสีสูงด้วย
รูปที่ 4 : สูตรโครงสร้างของยาง CR ยางCR ที่อยู่ในรูปของแข็งแบ่งออกเป็นประเภทใช้งานทั่วไปและประเภทใช้งานพิเศษประเภทใช้งานทั่วไปได้แก่ เกรด G.W และ T และประเภทใช้งานพิเศษ ได้แก่เกรด AC AD AG และ FB ซึ่งใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น ทำกาวยาง ยางใช้เคลือบ(coating) และ sealants เป็นต้น โครงสร้างของยาง CRขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการโพลิเมอไรซ์และมีผลโดยตรงต่อกระบวนการตกผลึกหรือต่อความยืดหยุ่นของยางถ้าอุณหภูมิการโพลิเมอไรซ์สูงขึ้นจะได้ยางที่มีโครงสร้างที่สม่ำเสมอน้อยลงมีโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ปรกติ ทำให้อัตราการตกผลึกของยางต่ำลงในทางตรงกันข้ามยาง CRที่ได้จากการโพลิเมอไรซ์ที่อุณหภูมิต่ำจะยิ่งมีอัตราการตกผลึกสูงซึ่งสมบัติเช่นนี้เป็นที่ต้องการของการผลิตกาวที่ต้องการความเหนียวติดทันทีอย่างไรก็ตามเกรดนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อื่นๆเพราะยางจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและสูญเสียความยืดหยุ่น ดังนั้น ยาง CRที่เหมาะสมในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางทั่วๆ ไปจึงต้องเป็นเกรดที่ตกผลึกได้น้อย
ยางCR มีสมบัติคล้ายยางธรรมชาติคือมีความยึดติดกัน (tack) ที่ดีทำให้สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบจากหลายชิ้นส่วนได้ดี ยาง CR ยังสามารถไหลเข้ามาเชื่อมกันได้ดีไม่ก่อให้เกิดปัญหารอยต่อของชิ้นงานในระหว่างการขึ้นรูปในเบ้าพิมพ์เนื่องจากยาง CR เป็นยางที่มีขั้ว เพราะประกอบด้วยอะตอมของคลอรีน ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับยางที่ไม่มีขั้ว พบว่า ยาง CRจะทนต่อการบวมพองในน้ำมันได้ดี (แต่ยังด้อยกว่ายาง NBR)นอกจากนี้อะตอมของคลอรีนยังทำให้ยาง CR มีสมบัติที่ดีในด้านการทนต่อเปลวไฟสภาพอากาศ และโอโซนอย่างไรก็ตามอะตอมของคลอรีนก็มีผลต่อสมบัติทางไฟฟ้าของยาง กล่าวคือทำให้ยางนำไฟฟ้าได้มากขึ้น ยาง CR จึงจัดอยู่ในกลุ่ม “antistatic”ไม่ใช่กลุ่มที่เป็นฉนวนดังนั้นยางชนิดนี้จึงไม่สามารถใช้เป็นฉนวนของสายเคเบิ้ลได้แต่อาจใช้เป็นยางปลอกนอกของสายเคเบิ้ลได้
ยางCRเกรดที่สามารถตกผลึกได้เล็กน้อยถึงปานกลางจะถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการสมบัติเชิงกลที่ดี ทนต่อการติดไฟ ทนต่อน้ำมันสภาพอากาศทั่วไปและโอโซน ซึ่งผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้งานในลักษณะดังกล่าวได้แก่ยางซีล ท่อยางเสริมแรง (hose) ยางพันลูกกลิ้ง สายพานยาง สายพานรูปตัววี(V-belt) ยางกันกระแทก (bearing) ยางบุ (lining) พื้นรองเท้าและผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้ในงานก่อสร้าง เช่น ยางขอบหน้าต่าง ขอบหลังคาและยางปลอกสายเคเบิ้ล ส่วนยาง CRเกรดที่ตกผลึกได้มากจะนิยมใช้ในการผลิตกาวยางข้อมูลจาก หน่วยเทคโนโลยียาง คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล (ศาลายา) จังหวัดนครปฐม | 
