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天然橡膠的結構主要是大分子的鏈結構，分子量及其分布和聚集態結構，天然橡膠的大分子鏈結構單元是異戊二烯，大分子鏈主要是由聚異烯構成的，橡膠中含量占百分之九十七以上，其分子鏈上有醛基，每條大分子鏈上平均有一個，正是醛基在發生縮合或與蛋白質分解產物發生反應形成支化，交聯，使得橡膠貯存中粘度增加，天然橡膠大分子鏈上還有環氧基的，比較活躍。
天然膠的大分子末端推斷一般為二甲基烯丙基，另一端為焦磷酸酯基，端基，分子鏈的醛基以及聚合的元素都很少，在天然橡膠的分子量及其分布方面，其分子量的范圍較寬，據國外報道，絕大多數分子量在三萬個左右，天然的生膠，混煉膠，硫化膠的強度都比較高，一般，天然橡膠強度可達三兆帕。
天然橡膠的機械強度高主要原因在于它是自補強橡膠系列，當拉伸時會使大分子鏈沿應力方向取向形成結晶，晶粒分無定形大分子中起到了補強作用，未進行擴張的強度同樣高的原因為其內部結構中微小粒子的緊密凝集而致
由于天然橡膠具有上述一系列物理化學特性，尤其是其優良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，并且，經過適當處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質，所以，具有廣泛用途。例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松緊帶;醫療衛生行業所用的外科醫生手套、輸血管、避孕套;交通運輸上使用的各種輪胎;工業上使用的傳送帶、運輸帶、耐酸和耐堿手套;農業上使用的排灌膠管、氨水袋;氣象測量用的探空氣球;科學試驗用的密封、防震設備;上使用的飛機、坦克、大炮、防毒面具;甚至連火箭、人造地球衛星和宇宙飛船等科學技術產品都離不開天然橡膠
