杜仲膠新材料特性及產(chǎn)業(yè)化前景
杜仲膠是含于杜仲樹的果實(shí)、葉、皮中的絲狀物質(zhì)，是一種天然高分子材料。與天然三葉橡膠的化學(xué)組成相同，但它們互為同分異構(gòu)體，天然橡膠是順式-聚異戊二烯，杜仲膠是反式-聚異戊二烯，前者是優(yōu)良的高彈性體，而杜仲膠在自然狀態(tài)下是硬質(zhì)塑料，長期未能得到充分的應(yīng)用。
杜仲膠特性
杜仲膠分子鏈的三大特性
含雙鍵
分子鏈?zhǔn)侨嵝枣?/p>
反式鏈結(jié)構(gòu)造成鏈的有序性
這一點(diǎn)是與順式天然橡膠分子連結(jié)構(gòu)的唯一差別，也是引起杜仲膠結(jié)晶的原因。但是，恰恰是利用杜仲膠的這一特征，通過逐步硫化，形成與普通橡膠大不相同的硫化過程三階段。
杜仲膠硫化過程的三階段
線性結(jié)晶結(jié)構(gòu) 部分結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 非晶無序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
熱塑性 熱彈性 高彈性
熱塑性材料 熱彈性材料 橡膠型材料
杜仲膠的優(yōu)良的共混特性
通過和橡膠、塑料共混，又可以加工成各種各樣的材料，形成了杜仲膠材料工程學(xué)。
優(yōu)良的加工特性
1）低溫可塑性
利用這一特性，可在65OC（比普通塑料加工溫度低很多的情況下）對(duì)杜仲膠進(jìn)行成型加工。可加工成型的種類很多，如片狀、塊狀、顆粒、粉末、薄膜及絲狀物等，還可進(jìn)行手工塑型，做成所需的形狀。
2）可進(jìn)行機(jī)械加工
如：車、磨、鉆孔等，甚至可以常溫鍛壓，而不至于斷裂，從而加工出在各種條件下使用的材料。
3）優(yōu)良的共混加工性
與橡膠共混時(shí)，可顯著降低能耗，降低混料時(shí)焦燒的危險(xiǎn)，并改善共混膠的格林強(qiáng)度（比如與順丁膠共混）及塑型性。與塑料共混可大大降低成型溫度，改善加工性和抗沖擊韌性。
優(yōu)良的集成性能
杜仲膠可以以不同尺度、不同形狀以及其粘合性與各類材料進(jìn)行集成共混改性。
耐沖擊性能
無毒、良好的血液相容性
杜仲膠新材料的開發(fā)應(yīng)用
從使用角度杜仲膠可分為功能材料和工程材料。
一）功能材料
1）人體用的功能材料
A）體外用材料
低溫可塑性夾板制作，代石膏骨科外固定及矯形夾板，運(yùn)動(dòng)員護(hù)支具及假肢套，這類材料可小批量生產(chǎn)。
在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步研發(fā)出更方便、隨體性更好的新型杜仲膠材料。
B）體內(nèi)用材料
因其無毒，并且具有良好的生理相容性及血液相容性可以做成填補(bǔ)乳齒牙根用的杜仲牙膠尖；也有可能做成人體內(nèi)不同部位不同用途的材料。
2）其它不同環(huán)境下使用的功能材料：
A）形狀記憶接管：根據(jù)第二階段杜仲膠的熱彈性開發(fā)出的用于玻璃儀器連接的密封接管，高真空密封接管及異型管道的接頭。
B）利用杜仲膠優(yōu)良的成膜性，透雷達(dá)波性能及可粘接性，已經(jīng)研發(fā)出飛機(jī)遙測遙感雷達(dá)天線用的透雷達(dá)波密封材料。
C）堵漏材料：利用經(jīng)過改性的杜仲膠帶的粘結(jié)性，可開發(fā)出快速堵漏杜仲膠帶。
D)根據(jù)其優(yōu)良的阻尼特性，還可開發(fā)減震降噪消音等特殊用途的功能材料。
E)其它特種功能材料的研發(fā)。
二）工程材料
這一方面主要是開發(fā)用于輪胎為代表的橡膠工業(yè)中使用的材料，比如胎面膠、氣密性膠及胎體其他部位用膠、傳送帶用膠、膠管膠等。
1）輪胎胎面膠
A）中科院化學(xué)所開發(fā)的杜仲膠與順丁膠用1：1比例作為胎面膠，做成了3.25-16型摩托車輪，且安全行駛了兩年，磨耗很小，完好無損。它既克服了純順丁膠由于撕裂強(qiáng)度低，單獨(dú)做輪胎胎面膠時(shí)容易造成胎面崩塊破裂不安全的缺陷，又發(fā)揮了順丁膠耐磨性好降低胎面磨損的作用。
B）西北工業(yè)大學(xué)將杜仲膠與順丁膠及天然橡膠并用做輪胎胎面膠，與傳統(tǒng)配方進(jìn)行了比較，結(jié)論是定伸應(yīng)力和硬度提高，耐磨性及耐屈撓龜裂性能也明顯提高，這樣既可降低滾動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)節(jié)油的效果，同時(shí)提高輪胎的行駛里程。
C）青島科技大學(xué)在輪胎胎面膠中以20～25份TPI取代SBR、SBR1712試制小轎車、輕量載重半鋼子午胎，經(jīng)機(jī)床高速試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)分別達(dá)到相應(yīng)合格產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在時(shí)速90～100公里的情況下節(jié)油率達(dá)到2.5%左右。里程試驗(yàn)證明了節(jié)油效果，行駛里程分別達(dá)到15萬公里和12萬公里以上。
可以看出以上三者的結(jié)果是很吻合的，由此證明杜仲膠可以用于輪胎制品的開發(fā)。
2）根據(jù)輪胎不同部位要求從集成角度開展的膠料組合的研發(fā)；
A）通過改性合成橡膠開發(fā)出既耐磨，又耐撕裂的胎面用橡膠組合物；
B）開發(fā)耐動(dòng)態(tài)疲勞的輪胎簾子布膠組合物；
C）開發(fā)耐彎曲疲勞的輪胎胎側(cè)橡膠組合物；
D）開發(fā)高硬度子口膠組合物，等等。
這就為開發(fā)杜仲膠用于輪胎不同部位膠料組合物做了充分的技術(shù)準(zhǔn)備。它們雖然都是作為共混配方，但是如果在輪胎上使用起來，用量也是非常大的，而從目前杜仲資源種植面積，可提供的杜仲膠數(shù)量及價(jià)格來看，都無法滿足要求。為此希望能夠盡快推廣高產(chǎn)杜仲膠的集中種植模式，以及與此相配套的新提膠方法的研發(fā)，以滿足產(chǎn)業(yè)化的使用要求。
結(jié)論：杜仲膠新材料開發(fā)用途涉及國民經(jīng)濟(jì)各部門，前景光明，前途廣闊。杜仲產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)也已經(jīng)配套，再加上國際競爭因素，有計(jì)劃的發(fā)展杜仲戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)技術(shù)合作與技術(shù)創(chuàng)新的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟而且勢在必行。
