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杜仲产业技术创新战略联盟中国橡胶工业协会杜仲综合利用工作委员会简介
北京老爹杜仲胶集成材料研究院简介
严瑞芳:杜仲胶新材料开发用途涉及国民经济各部门
作者: 时间: 2017/1/3 10:51:9


严瑞芳:杜仲胶新材料开发用途涉及国民经济各部门
严瑞芳杜仲胶新材料开发用途涉及国民经济各部门
材料集成是现代材料科学中重要的发展方向之一,比如高速子午胎就要求不同组份的橡胶与钢丝、帘子线等实现科学集成。基于此,在研究杜仲胶橡塑二重性、优良的加工性及共混性的同时,我们进一步认识到它独特的集成特性,深入发掘并将其逐步系统化,目前研究成果已覆盖杜仲胶功能材料及杜仲胶工程材料等多个领域。
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。
杜仲胶分子链的三大特性是含双键、分子链为柔性链、反式链结构造成链的有序性,这是其与顺式天然橡胶分子链结构的唯一差别,也是引起杜仲胶结晶原因。但是,恰恰是利用杜仲胶的这一特征,通过逐步硫化,形成了与普通橡胶大不相同的硫化过程三阶段。
通过和橡胶、塑料共混,又可以加工成各种各样的材料,由此形成了杜仲胶材料工程学。这一创造被国际上称为是高分子领域的一系列新理论(见图2)
 

 图2 杜仲胶材料工程学
杜仲胶新材料开发用途涉及国民经济各部门。中国橡胶工业协会适时组建了杜仲产业技术创新战略联盟,搭建了以杜仲胶开发为引领的产业技术创新平台。近年来通过产学研联合,在杜仲胶的提取和应用开发领域取得一系列突破性进展。
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。例如,杜仲胶与其他橡胶共混,可开发有自主知识产权的高性能轮胎;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。将杜仲胶对其它橡胶进行集成共混改性后,可以得到的特殊高阻尼材料;利用杜仲胶的形状记忆功能,可开发人体功能材料、自修复材料,如沈阳化工大学杜仲胶研究团队研发出基于杜仲胶的自修复功能弹性体材料,通过向杜仲胶中引入大量的动态可逆的离子或化学键,赋予其犹如生命组织体固有的自修复功能,修复效率可达90%以上。该自修复功能弹性体材料可应用于机器人、电动汽车及锂离子电池及人造肌肉,不仅可自动修复使用过程中造成的损耗,而且可延长使用寿命和降低成本,应用潜力广泛。也可广泛应用于航空航天、国防、船舶、医疗、各领域;经过改性或共混,可开发密封材料、耐磨、耐刺扎材料;利用其抗冲击性能,可用于增韧塑料改性等其他需求领域。
杜仲胶集成材料的开发,为制备用于轮胎不同部位胶料组合物做了充分的技术准备。目前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包括:
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。
经轿车和轻型载重子午胎试用证明,在胎面胶中使用20-25质量份TPI,可降低轮胎的滚动阻力15~20%,即可节省汽车燃油消耗2.5%左右。据此,1吨TPI用于轮胎,可节油70-80吨,减少CO2排放200吨左右。
由湘西老爹生物有限公司支持、沈阳三橡股份公司协助、沈阳化工大学材料工程学院院长方庆红教授主持研制的添加了湘西老爹生物有限公司生产的天然杜仲胶制备的生物基杜仲胶航空轮胎近期通过了动态模拟试验。测试结果表明,各项性能达到标准要求。杜仲胶航空轮胎的滑跑距离、起飞着陆载荷、起飞着陆速度均达到同规格航空轮胎最高水平。
以杜仲胶新材料开发为中心的资源综合利用开发是一项我国原创的高科技绿色产业,既可绿化环境,参与大面积国土治理,又可缓解城市发展的大量碳排放造成的环境污染 ,改善我国的生态条件。产业链各个环节可以解决大批山区与城镇人员的就业困难,为创建和谐社会做贡献。
 
严瑞芳,杜仲产业联盟专家委员会主任,北京老爹杜仲胶集成材料研究院院长)


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