杜仲膠產業將迎來曙光

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作者：康海瀾 方慶紅 張繼川 張立群   來源：中國化工報    2019年07月19日

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　　天然膠資源匱乏，供不應求，嚴重製約了我國橡膠工業發展。開發第二天然膠資源——杜仲橡膠是補充天然膠資源最積極有效的途徑之一，也是加快我國橡膠工業健康發展的一種根本措施。

　　寶貴工業植物杜仲

　　杜仲是我國特有的植物，其種植面積是三葉橡膠樹的數倍，世界95%以上的杜仲資源都在中國。杜仲適應性極強，在我國亞熱帶至溫帶的27個省份均可種植，杜仲栽培模式的改良和杜仲良種選育的進展，已經為杜仲資源的發展奠定了很好的基礎。

　　杜仲橡膠存在於杜仲的果、葉、皮、根中，其中葉含膠量為2%～5%，樹皮含膠量為6%～10%，種子、果皮含膠量為12%～18%。看似含量不高，但每株杜仲植株的樹皮、樹葉和翅果種子含膠量的總和卻是巨大的，單株樹的杜仲橡膠產量也高於單株三葉橡膠樹的橡膠產量。利用杜仲高產膠良種培育的果園化杜仲林每公頃產果量達到3.5~4.5噸，每公頃產膠量可達400~600千克，比傳統喬林栽培模式提高40~60倍。杜仲葉林栽培模式試驗結果表明，杜仲葉林定植3年後，每公頃可年產杜仲幹葉15噸，杜仲幹皮0.5噸，木材22.5噸，每公頃杜仲橡膠產量500~600千克，為天然杜仲橡膠的規模化開發奠定了良好基礎。

　　杜仲樹集工業應用、醫藥、農產業、林產業、養殖、生態於一身，既可以發展多種種植模式，又可以發展立體種植，是極具社會效益、經濟效益和生態效益的寶貴工業植物。杜仲資源綜合開發可有效降低杜仲橡膠生產成本，如杜仲橡膠、杜仲中藥、杜仲保健品及功能食品的開發、杜仲飼料添加劑加工、畜禽養殖、杜仲木材加工、杜仲生態及土壤改良、杜仲生物質燃料開發利用等。

　　杜仲膠開發掀高潮

　　杜仲橡膠與天然橡膠的化學成分相同，但分子結構不同，是同分異構體。杜仲橡膠具有雙鍵、柔性、反式結構三大特徵，可用作橡膠高彈性材料、低溫可塑性材料及熱彈性材料，廣泛應用於橡膠工業、航空航天、國防、船舶、化工、醫療、體育等國民經濟各領域，產業覆蓋面極廣。

　　早在19世紀80年代，中科院嚴瑞芳研究員在世界上首次用新的硫化辦法將合成杜仲橡膠製成彈性體，並將杜仲橡膠加工成三類用途不同的材料：熱塑性功能塑料、熱彈性形狀記憶材料和橡膠材料，開發出一系列專利技術及各種不同用途的功能材料，並在世界上首次製造出了「杜仲橡膠/順丁膠共混3.25-16型摩託車外胎」，安全行駛兩年後的胎面及鋸開的橫斷面處於完好狀態。

　　我國第一套溶劑法杜仲橡膠提取試驗設備於1991年在河南汝陽建成。我國第一個杜仲精膠示範廠於1996年在北京順義建成。之後又陸續在陝西安康、陝西略陽和河南靈寶市建成了杜仲橡膠提取裝置。2011年，國家發改委、工信部、科技部等部門對杜仲資源培育、綜合開發、杜仲橡膠提取等給予了扶持和資助。

　　我國杜仲橡膠的開發及應用受到美、日等國的高度關注。在日本能源省和日本新能源及產業技術綜合開發機構的資助下，由日本大阪大學和日立造船株式會社組成的研究團隊常年堅持對天然杜仲橡膠的研究工作，先後在我國陝西楊凌和河南靈寶建立了杜仲橡膠提取和生產裝置。大阪大學研究發現，杜仲葉中一種名為「異戊烯吡咯啉酸」的物質通過4種酶的作用合成了杜仲橡膠，並同時查明了這些酶的基因;另有研究發現隨著杜仲異戊烯基焦磷酸異構酶表達量的增加，杜仲植物中反式異戊二烯的含量將可增加3~4倍。這一重大發現，為大幅提升杜仲橡膠產量探索出一條重要途徑。此外，日本可樂麗(Kurary)公司建有一套400噸/年的合成杜仲橡膠生產裝置，產品主要用於醫用材料市場。美國固特異公司已將合成杜仲橡膠應用於高端輪胎的商業化製造。相比之下，我國對杜仲橡膠的高效提取和應用仍處於弱勢。

　　經過幾十年的努力，我國杜仲橡膠發展已經進入了一個新階段，首套百噸級連續化天然杜仲橡膠生產裝置已在湖南湘西建成投產，成功生產出純度大於94%的天然杜仲精膠。科技部於2017年啟動了國家重點研發計劃項目——「新型生物基橡膠材料製備技術及應用示範」，其中「杜仲橡膠高效提取關鍵技術及性能研究」是其中一個重要的研發內容，旨在建成我國首條千噸級杜仲橡膠高效提取工業化裝置。2019年「杜仲資源高值化利用產業技術創新聯盟」正式成立，聯盟旨在推動我國杜仲資源高值化利用創新研發和成果轉化，突破杜仲產業發展進程中共性和關鍵技術瓶頸，促進杜仲各產業鏈端的合作和共同發展，將新型天然橡膠資源——杜仲橡膠的開發推向了一個新的高潮。

　　前景廣闊潛力巨大

　　近年來，我國在杜仲橡膠應用開發方面的研究已經逐步活躍起來。杜仲橡膠用於高耐磨性輪胎膠料可以改善輪胎的滾動阻力和耐磨耗性能、延長使用壽命，並實現節油2.5%左右。試驗表明，每噸杜仲橡膠用於輪胎可節油70噸，減少二氧化碳排放200噸。2017年瀋陽化工大學製備出世界首批生物基杜仲航空輪胎。杜仲橡膠在航空及有關行業輪胎的開發，順應了國際上以反式膠為主，發展長壽命、高強度、安全、節能「綠色輪胎」的趨勢，可以解決長期以來困擾航空業及相關行業中輪胎強度、輪胎壽命、輪胎摩擦放熱等一系列重大問題，最大限度地減少由於飛機輪胎爆裂而造成的災害，為我國國防工業、航空航天工業的發展提供了新型橡膠材料。

　　杜仲橡膠同時又是合成橡膠和塑料的優良改性材料，杜仲橡膠與塑料共混改性可以製造高性能塑料合金，廣泛用於汽車部件、體育運動器材等，在我國蘊藏著巨大的潛在市場。

　　杜仲橡膠還可應用於海底電纜、高性能三角帶、醫用夾板、形狀記憶材料、減震降噪集成材料以及其他特殊環境下使用的新型功能材料等。

　　此外，杜仲橡膠的應用研發和推廣對能否帶動杜仲大產業鏈的快速發展，將發揮關鍵性的作用。重視杜仲橡膠的研發，將推動我國輪胎等橡膠製品產業的產品結構和應用性能邁上新的高度。重視杜仲橡膠的戰略地位，以杜仲橡膠發展為龍頭，實現杜仲橡膠的規模化生產，將實現杜仲資源真正意義上的綜合利用，從而帶動杜仲大產業鏈的發展。