杜仲胶新材料特性及产业化前景

杜仲胶是含于杜仲树的果实、叶、皮中的丝状物质，是一种天然高分子材料。与天然三叶橡胶的化学组成相同，但它们互为同分异构体，天然橡胶是顺式-聚异戊二烯，杜仲胶是反式-聚异戊二烯，前者是优良的高弹性体，而杜仲胶在自然状态下是硬质塑料，长期未能得到充分的应用。

杜仲胶特性

杜仲胶分子链的三大特性

含双键

分子链是柔性链

反式链结构造成链的有序性

这一点是与顺式天然橡胶分子连结构的唯一差别，也是引起杜仲胶结晶的原因。但是，恰恰是利用杜仲胶的这一特征，通过逐步硫化，形成与普通橡胶大不相同的硫化过程三阶段。

杜仲胶硫化过程的三阶段

线性结晶结构 部分结晶网状结构 非晶无序网络结构

热塑性 热弹性 高弹性

热塑性材料 热弹性材料 橡胶型材料

杜仲胶的优良的共混特性

通过和橡胶、塑料共混，又可以加工成各种各样的材料，形成了杜仲胶材料工程学。

优良的加工特性

1）低温可塑性

利用这一特性，可在65OC（比普通塑料加工温度低很多的情况下）对杜仲胶进行成型加工。可加工成型的种类很多，如片状、块状、颗粒、粉末、薄膜及丝状物等，还可进行手工塑型，做成所需的形状。

2）可进行机械加工

如：车、磨、钻孔等，甚至可以常温锻压，而不至于断裂，从而加工出在各种条件下使用的材料。

3）优良的共混加工性

与橡胶共混时，可显著降低能耗，降低混料时焦烧的危险，并改善共混胶的格林强度（比如与顺丁胶共混）及塑型性。与塑料共混可大大降低成型温度，改善加工性和抗冲击韧性。

优良的集成性能

杜仲胶可以以不同尺度、不同形状以及其粘合性与各类材料进行集成共混改性。

耐冲击性能

无毒、良好的血液相容性

杜仲胶新材料的开发应用

从使用角度杜仲胶可分为功能材料和工程材料。

一）功能材料

1）人体用的功能材料

A）体外用材料

低温可塑性夹板制作，代石膏骨科外固定及矫形夹板，运动员护支具及假肢套，这类材料可小批量生产。

在此基础上，我们进一步研发出更方便、随体性更好的新型杜仲胶材料。

B）体内用材料

因其无毒，并且具有良好的生理相容性及血液相容性可以做成填补乳齿牙根用的杜仲牙胶尖；也有可能做成人体内不同部位不同用途的材料。

2）其它不同环境下使用的功能材料：

A）形状记忆接管：根据第二阶段杜仲胶的热弹性开发出的用于玻璃仪器连接的密封接管，高真空密封接管及异型管道的接头。

B）利用杜仲胶优良的成膜性，透雷达波性能及可粘接性，已经研发出飞机遥测遥感雷达天线用的透雷达波密封材料。

C）堵漏材料：利用经过改性的杜仲胶带的粘结性，可开发出快速堵漏杜仲胶带。

D)根据其优良的阻尼特性，还可开发减震降噪消音等特殊用途的功能材料。

E)其它特种功能材料的研发。

二）工程材料

这一方面主要是开发用于轮胎为代表的橡胶工业中使用的材料，比如胎面胶、气密性胶及胎体其他部位用胶、传送带用胶、胶管胶等。

1）轮胎胎面胶

A）中科院化学所开发的杜仲胶与顺丁胶用1：1比例作为胎面胶，做成了3.25-16型摩托车轮，且安全行驶了两年，磨耗很小，完好无损。它既克服了纯顺丁胶由于撕裂强度低，单独做轮胎胎面胶时容易造成胎面崩块破裂不安全的缺陷，又发挥了顺丁胶耐磨性好降低胎面磨损的作用。

B）西北工业大学将杜仲胶与顺丁胶及天然橡胶并用做轮胎胎面胶，与传统配方进行了比较，结论是定伸应力和硬度提高，耐磨性及耐屈挠龟裂性能也明显提高，这样既可降低滚动阻力，实现节油的效果，同时提高轮胎的行驶里程。

C）青岛科技大学在轮胎胎面胶中以20～25份TPI取代SBR、SBR1712试制小轿车、轻量载重半钢子午胎，经机床高速试验各项指标分别达到相应合格产品标准。在时速90～100公里的情况下节油率达到2.5%左右。里程试验证明了节油效果，行驶里程分别达到15万公里和12万公里以上。

可以看出以上三者的结果是很吻合的，由此证明杜仲胶可以用于轮胎制品的开发。

2）根据轮胎不同部位要求从集成角度开展的胶料组合的研发；

A）通过改性合成橡胶开发出既耐磨，又耐撕裂的胎面用橡胶组合物；

B）开发耐动态疲劳的轮胎帘子布胶组合物；

C）开发耐弯曲疲劳的轮胎胎侧橡胶组合物；

D）开发高硬度子口胶组合物，等等。

这就为开发杜仲胶用于轮胎不同部位胶料组合物做了充分的技术准备。它们虽然都是作为共混配方，但是如果在轮胎上使用起来，用量也是非常大的，而从目前杜仲资源种植面积，可提供的杜仲胶数量及价格来看，都无法满足要求。为此希望能够尽快推广高产杜仲胶的集中种植模式，以及与此相配套的新提胶方法的研发，以满足产业化的使用要求。

结论：杜仲胶新材料开发用途涉及国民经济各部门，前景光明，前途广阔。杜仲产业各环节也已经配套，再加上国际竞争因素，有计划的发展杜仲战略产业，加强技术合作与技术创新的时机已经成熟而且势在必行。