杜仲膠制備與應(yīng)用技術(shù)

　　一、概況

　　1. 杜仲概述

　　杜仲(EucommiaulmoidesOliv)屬被子植物門、雙子葉植物綱的金縷梅亞綱、杜仲目的唯一一科一屬喬木。杜仲科是比較古老的孑遺植物，它的化石可在歐洲及北美的第三紀地層里找到。杜仲作為我國的特有樹種，自然地理分布在秦嶺、黃河以南，五嶺以北，黃海以西，云貴高原及甘肅以東的長江中下游地區(qū)以及部分黃河流域范圍內(nèi)。在植株的葉、皮、根皮和果皮中均富含有一種白色絲狀的，或細小的淡黃色顆粒杜仲膠(Eucommiaulmoides gum、EUG)。在杜仲樹的六大組織器官，根、莖、葉、花、果實和種子種均有含膠細胞分布。在杜仲的葉片中含膠量為2%～5%、樹皮中的含膠量為6%～10%、種子果皮中的含膠量為12%～18%。貌似含量不高，但是每株杜仲植株的樹皮、樹葉和翅果種子含膠量的總和是巨大的，單株樹的杜仲膠總產(chǎn)量也高于單株三葉橡膠樹的橡膠總產(chǎn)量。

　　2. 提取

　　杜仲膠可以從杜仲葉、皮、籽中提取，杜仲皮是名貴中藥材、杜仲籽產(chǎn)量低、而杜仲葉產(chǎn)量大，容易集中，成為目前杜仲膠提取的主要原料。但是缺點是含膠量太低，需要處理的廢渣太多。現(xiàn)有的提取方法有溶劑法、機械物理粉碎法、微生物發(fā)酵法和部分酶解法四種。

　　3. 特點

　　杜仲膠的化學名稱為反式-1,4-聚異戊二烯，是三葉天然橡膠的同分異構(gòu)體，在化學結(jié)構(gòu)上，杜仲膠分子結(jié)構(gòu)中兩個亞甲基(-CH2-)位于雙鍵異側(cè)，形成有序的反式長鏈分子，易于折疊聚集而結(jié)晶，常溫下是一種硬質(zhì)塑料狀態(tài)。杜仲膠分子量分布較窄，一般為1.5-3.5之間，數(shù)均分子量在10-50萬之間，分子量分布常常呈現(xiàn)出雙峰分布。

　　杜仲膠是性能獨特的生物高分子，作為一種特殊功能型高分子材料，具有優(yōu)異的耐疲勞、耐磨、防震及抗撕裂性能以及易結(jié)晶、熔點低、絕緣性強、耐水濕、抗酸堿、熱塑性好和形狀記憶優(yōu)良等特征。

　　二、主要用途

　　1. 橡膠高彈性材料

　　杜仲膠作為橡膠彈性材料，其具有壽命長、防濕滑、滾動阻力小等優(yōu)點，是開發(fā)高性能、高級耐磨綠色輪胎的極好材料。

　　2. 低溫可塑性材料

　　杜仲膠具有低溫可塑加工性，適用于醫(yī)療、保健、康復等多用途的人體醫(yī)用功能材料，生物記憶材料，如假肢套、運動安全康復用具、支具、骨板等。

　　3. 熱彈性材料

　　杜仲膠具有儲能、吸能、換能等特性，可作為新型功能性材料，如熱彈性形狀記憶接管、溫控開關(guān)等。

　　4.沈陽化工大學杜仲膠研究團隊與沈陽三橡股份公司合作成功制備了生物基杜仲膠航空輪胎，并通過了最高速度級的模擬試驗，添加天然杜仲膠的航空輪胎的耐疲勞性能、耐磨性及抗屈撓性能、動態(tài)生熱等多項力學性能得到改善，其中抗屈撓性能改善尤為突出。生物基杜仲膠在航空輪胎領(lǐng)域的應(yīng)用不僅在緩解原材料進口和提升輪胎性能方面具有重要戰(zhàn)略價值，也將為杜仲膠在汽車輪胎領(lǐng)域的大量應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。另外，沈陽化工大學杜仲膠研究團隊采用生物基杜仲膠增韌改型聚丙烯、聚乳酸等脆性材料、制備生杜仲基熱塑性彈性體及其記憶材料，并通過引入大量的動態(tài)可逆的離子或化學鍵制備了基于杜仲膠的自修復功能彈性體材料。