杜仲胶研究简述

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杜仲胶硫化三阶段
第一阶段：热塑性材料。未硫化的杜仲胶是结晶热塑性高分 子， 存在 2 种晶型， 熔点分别为62℃和 52℃． 由于杜仲胶 是热的不良导体， 绝热性能较好， 在 60℃ 左右软化可手捏 成型， 不会伤及皮肤， 冷却后又具有一定的硬度和刚度， 利用这一点， 开发出了一类新型的无需制模的医用代石膏功 能材料。 第二阶段：人弹性材料。 低交联度的杜仲胶是硬质热弹性体， 是交联网络型结晶材料． 受热后具有橡胶弹性， 受力可变形， 冷却至室温变硬，并冻结住在变形态． 利用这一特性可将其 发展成为一种热刺激性形状记忆功能材料。 第三阶段：橡胶型高弹性材料。交联度增至临界值( m = 43， Mc = 2924) ，杜仲胶变成为柔软的弹性体． 由于是有序弹 性， 动态疲劳性能较好， 将其与顺丁橡胶1:1共混做胎面胶 制成了 3. 25- 16 型外胎， 并经过了一年多行驶考验。
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杜仲胶的结构
三叶橡胶
杜仲胶
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杜仲胶的性能
杜仲胶的一般物理常数
相对密度 邵氏A硬度 熔点/℃ 软化点/℃ 体积膨胀 热导率（ 系数（/℃ kJ/cm*s* ） ℃）
0.96~0. 99
98
65
55
0.0008
129.6
杜仲胶在植物组织中，其自然形态为白色丝状物质，存 在于含胶细胞胶腺中，从植物中提取，经高度纯化、脱 色后可得白色固体，而满足一般工业要求的材料允许存 在少量色素而呈棕色。
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杜仲胶的产业化发展方向
杜仲胶不仅能应用于传统的海底电缆 、高尔夫球 及装饰 器件． 还可以在绿色轮胎、 医疗器械、 消音减震 、异型 管件接头 、密封堵漏等领域发挥独特作用． 1. 绿色轮胎． 杜仲胶是发展绿色轮胎的一种理想材料， 首先杜仲胶大分子链柔顺， 弹性较好; 其次杜仲胶大分子 链规整， 内摩擦比较小，生热低; 最后杜仲胶大分子易结 晶， 在硫化共混橡胶中以微晶相存在， 在遇到裂纹时会 使撕裂拐弯，因而抗撕 耐穿刺， 因此，在轮胎中添加一 定比例的杜仲胶， 将会使轮胎具有， 高弹性 、低生热 、 耐磨 、耐撕 、耐扎刺等特点。可以预见，在不久的将来 杜仲胶在我国绿色轮胎的发展进程中必将占据一席之地， 可以为大大化解我国的橡胶资源短缺的危机。
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为什么关注杜仲胶？
杜仲胶用途广泛，可用于轮胎行业，高分子材料 行业以及中医药保健品行业等。我国杜仲资源极为丰 富，据统计，目前，我国杜仲栽培面积约35万公顷， 占世界杜仲种植总面积的99%以上，具有垄断性的资 源优势。我国适应杜仲生长的地域十分广阔，可用于 种植杜仲的土地达1000万公顷以上，发展潜力巨大。 而与之对应的是，据天然橡胶协会统计，2009年我国 天然橡胶产量64.4万吨，进口天然橡胶171万吨，进 口复合橡胶102万吨，我国对国外天然橡胶的依存度 高达80%，这严重影响我国橡胶工业的平稳、安全发 展。 充分利用我国丰富的杜仲资源，可以解决国内天 然橡胶严重不足，使我国橡胶工业实现可持续发展。
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杜仲胶的产业化发展方向
3.阻尼材料。据研究表明，通过控制杜仲胶的交联密度， 可使杜仲胶的 tan - T 曲线呈现双峰特性。虽然此时杜仲 胶传统 Tg 区域的 tan 峰较小， 阻尼性能较差， 但是在 中高温度下出现另一个 tan 峰， 其峰值大大超过同等温 度下传统阻尼材料氯化丁基橡胶的 tan 值． 据此可以开 发出各种减震件、消音器件等。
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杜仲胶的性能
受热形态及加工性 分子量低的脆性材料，加热到熔点以上时是一种高黏性的 树脂状熔融物，基本状态属热熔胶范围，可用作热熔胶。 超大分子量的杜仲胶不仅在常温下失去屈服特征，加热后 也失去热可塑性，而表现出热弹性，加工性差。加工这种 材料需要特殊的措施。 电性能 电绝缘性能优良，可用作海底电缆用绝缘材料 介电常数：2.6 表面电阻：1×1012Ω/cm2 化学稳定性 分子链上含有双键，易于受到光或氧的作用而降解，因此 长期存放搞纯度杜仲胶要注意避光和隔离空气。 LOGO
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谢谢大家！
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杜仲胶的提取
杜仲胶可以从杜仲叶、 皮 、籽中提取． 杜仲皮是名贵中 药， 杜仲籽产量低， 而杜仲叶产量大， 容易集中， 成为 目前杜仲胶提取的主要原料， 但缺点是含胶量太低， 需 要处理的废渣太多． 杜仲胶的提取方法主要有碱处理法 和溶剂抽提法，具体工艺见下图 ．
碱处理法由于操作复杂、 成本高、 污染环境，已经废弃 不用． 而溶剂抽提法， 省时省力， 溶剂循环利用， 是目 前杜仲胶提取的主要方法。
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杜仲胶的性能
杜仲胶由于分子链的有序性，易于结晶，通常温度下为硬 质固体，55℃下软化，65℃为熔点。这事由于杜仲胶基 质内有2种晶体结构共存，α晶型的熔点为65 ℃，β晶型的 熔点为55℃。只要温度达到65℃以上，α晶型融化，材料 即可熔融。 α晶型和β晶型可相互转化。Mandelkern认为β晶型只是 一种亚稳态，在一定的条件下β晶型可以向α晶型转变。 力学性能 由于提取来源的不同（如叶子、种子等），分子量也不同。 黏均相对分子质量＜5×104，材料的应力-应变曲线呈现 为脆性断裂而失去塑形变形特征，成为脆性材料；相对分 子质量太高，达200万后，其应力-应变曲线也失去屈服特 征，但强度仍很高，成为坚韧的韧性材料。
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杜仲胶研究进展简述
主讲：张勇
为什么关注杜仲胶？
中国杜仲胶科学研究院正式成立 中国化工报 2011-11-15 中国杜仲胶科学研究院近日在青岛正式成立。 这是国际上第一个杜仲胶科学技术研究机构，它 将着力推动杜仲胶的产业化应用。 中国杜仲胶产业化高峰论坛在京举行 中化新网 2010-7-12 7月10日，由中国化工报社、中国橡胶工业协 会联合主办的“2010中国杜仲胶产业化高峰论坛 ”在北京召开，来自相关行业协会、科研院所以 及杜仲产业相关企业的代表参加此次峰会。
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杜仲胶提取的改进
贵州大学的研究者开发出一种新的提胶方法， 先 用酶对杜仲叶进行预处理， 然后再进行常规杜仲 胶的提取。 经过酶处理后， 提胶效率大大提高， 提胶质量也有很大提升。
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杜仲胶的硫化过程
人们为了获得杜仲胶的弹性体进行了各种尝试， 如异构化，硫化等，而硫化的效果好一些。 杜仲胶硫化的三阶段：
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Fra Baidu bibliotekPage 14
杜仲胶的产业化发展方向
2.医疗器械． 杜仲胶属于天然高分子材料，无任何毒副作 用 ，也没有合成高分子普遍存在的催化剂残留问题， 因 此在医疗领域的应用前景广泛． 首先以杜仲胶为基材制 作的牙科填充材料占到全球市场的 65%左右， 深受医患 的欢迎; 其次， 利用杜仲胶低温可塑的特点制作骨科外固 定夹板， 假肢市场前景广阔; 最后，利用杜仲胶形状记忆 特性， 制作可重复使用的矫形器材，可显著降低患者的 医疗费用。
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杜仲胶
杜仲树的幼苗就可用以提取橡胶，树龄增到10～15年， 每公顷可产橡胶 270千克以上。 杜仲胶主要存在于杜仲叶、皮和种子中，其含量如下： 叶含胶量2%～4%； 皮含胶量8%~10%； 籽含胶量10%~15%。 杜仲在我国的分布：
目前，我国杜仲栽培面积约35万公顷，占世界杜仲种植 总面积的99%以上，种植范围南起两广、北至吉林、东至 山东、西达新疆，包括台湾也有种植，因此在我国除了少 数几个省份外，几乎都可以种植，可种植范围远远超过了 三叶橡胶树（普通天然橡胶）。
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杜仲胶的共混研究
EUG（杜仲胶） 由于硫化过程存在着三个阶段, 使EUG 可以集热塑性材料、热弹性材料及橡胶型材料多种特性于 一身, 从而使EUG研究进入了系统性的材料工程学阶段。 由于EUG 本身既有双键, 又具有优良的共混加工性, 因此, 它不仅易于同橡胶共混, 又易于同塑料共混, 而且共混时既 可硫化, 也可不硫化, 从而得到各种性能不同、用途各异的 材料。 1986年中科院化学所严瑞芳教授在国家自然科学基金的 支持下, 首次研制成功规格为3. 25-16的EUG /顺丁橡胶摩 托车轮胎。经装车路试两年, 结果表明其耐磨、耐刺扎, 不 爆胎。 李清泉等提出了将天然橡胶-杜仲胶作为改性剂与沥青共 混后用作公路路面材料的新途径。
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杜仲胶的产业化发展方向
4.异型管件接头及密封堵漏材料． 利用杜仲胶的形状记忆 特性还可以开发出各种异型管件接头及密封堵漏材料。 由于杜仲胶具有优异的抗水解 、抗霉烂变质 、抗酸碱盐 腐蚀性， 因此对于在海底、湖底、河底以及深埋于地下 的输气 、输水、输油管线铺设中存在异型管件接头衔接， 渗漏管件的密封堵漏等棘手问题意义重大。具有形状记忆 功能的杜仲胶异型管件接头具有操作方便 、密封性能好 、 不易腐蚀霉变等特点， 市场应用前景广泛。