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杜仲產業技術創新戰略聯盟中國橡膠工業協會杜仲綜合利用工作委員會簡介
北京老爹杜仲膠集成材料研究院簡介
嚴瑞芳:杜仲膠新材料開發用途涉及國民經濟各部門
作者: 時間: 2017/1/3 10:51:9


嚴瑞芳:杜仲膠新材料開發用途涉及國民經濟各部門
嚴瑞芳杜仲膠新材料開發用途涉及國民經濟各部門
材料集成是現代材料科學中重要的發展方向之一,比如高速子午胎就要求不同組份的橡膠與鋼絲、簾子線等實現科學集成。基于此,在研究杜仲膠橡塑二重性、優良的加工性及共混性的同時,我們進一步認識到它獨特的集成特性,深入發掘并將其逐步系統化,目前研究成果已覆蓋杜仲膠功能材料及杜仲膠工程材料等多個領域。
杜仲膠是含于杜仲樹的果實、葉、皮中的絲狀物質,是一種天然高分子材料。與天然三葉橡膠的化學組成相同,但它們互為同分異構體,天然橡膠是順式-聚異戊二烯,杜仲膠是反式-聚異戊二烯,前者是優良的高彈性體,而杜仲膠在自然狀態下是硬質塑料,長期未能得到充分的應用。
杜仲膠分子鏈的三大特性是含雙鍵、分子鏈為柔性鏈、反式鏈結構造成鏈的有序性,這是其與順式天然橡膠分子鏈結構的唯一差別,也是引起杜仲膠結晶原因。但是,恰恰是利用杜仲膠的這一特征,通過逐步硫化,形成了與普通橡膠大不相同的硫化過程三階段。
通過和橡膠、塑料共混,又可以加工成各種各樣的材料,由此形成了杜仲膠材料工程學。這一創造被國際上稱為是高分子領域的一系列新理論(見圖2)
 

 圖2 杜仲膠材料工程學
杜仲膠新材料開發用途涉及國民經濟各部門。中國橡膠工業協會適時組建了杜仲產業技術創新戰略聯盟,搭建了以杜仲膠開發為引領的產業技術創新平臺。近年來通過產學研聯合,在杜仲膠的提取和應用開發領域取得一系列突破性進展。
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行集成共混改性。例如,杜仲膠與其他橡膠共混,可開發有自主知識產權的高性能輪胎;根據其優良的阻尼特性,還可開發減震降噪消音等特殊用途的功能材料。將杜仲膠對其它橡膠進行集成共混改性后,可以得到的特殊高阻尼材料;利用杜仲膠的形狀記憶功能,可開發人體功能材料、自修復材料,如沈陽化工大學杜仲膠研究團隊研發出基于杜仲膠的自修復功能彈性體材料,通過向杜仲膠中引入大量的動態可逆的離子或化學鍵,賦予其猶如生命組織體固有的自修復功能,修復效率可達90%以上。該自修復功能彈性體材料可應用于機器人、電動汽車及鋰離子電池及人造肌肉,不僅可自動修復使用過程中造成的損耗,而且可延長使用壽命和降低成本,應用潛力廣泛。也可廣泛應用于航空航天、國防、船舶、醫療、各領域;經過改性或共混,可開發密封材料、耐磨、耐刺扎材料;利用其抗沖擊性能,可用于增韌塑料改性等其他需求領域。
杜仲膠集成材料的開發,為制備用于輪胎不同部位膠料組合物做了充分的技術準備。目前根據輪胎不同部位要求從集成角度開展的膠料組合的研發包括:
A)通過改性合成橡膠開發出既耐磨,又耐撕裂的胎面用橡膠組合物;
B)開發耐動態疲勞的輪胎簾子布膠組合物;
C)開發耐彎曲疲勞的輪胎胎側橡膠組合物;
D)開發高硬度子口膠組合物,等等。
經轎車和輕型載重子午胎試用證明,在胎面膠中使用20-25質量份TPI,可降低輪胎的滾動阻力15~20%,即可節省汽車燃油消耗2.5%左右。據此,1噸TPI用于輪胎,可節油70-80噸,減少CO2排放200噸左右。
由湘西老爹生物有限公司支持、沈陽三橡股份公司協助、沈陽化工大學材料工程學院院長方慶紅教授主持研制的添加了湘西老爹生物有限公司生產的天然杜仲膠制備的生物基杜仲膠航空輪胎近期通過了動態模擬試驗。測試結果表明,各項性能達到標準要求。杜仲膠航空輪胎的滑跑距離、起飛著陸載荷、起飛著陸速度均達到同規格航空輪胎最高水平。
以杜仲膠新材料開發為中心的資源綜合利用開發是一項我國原創的高科技綠色產業,既可綠化環境,參與大面積國土治理,又可緩解城市發展的大量碳排放造成的環境污染 ,改善我國的生態條件。產業鏈各個環節可以解決大批山區與城鎮人員的就業困難,為創建和諧社會做貢獻。
 
嚴瑞芳,杜仲產業聯盟專家委員會主任,北京老爹杜仲膠集成材料研究院院長)

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