杜仲胶的应用与发展

杜仲胶的开发应用

专业及班级：高材091班

姓名：秦时乾坤

学号：***********

杜仲胶的应用与发展

摘要：

杜仲胶由于易结晶，长期以来仅能做塑料用，但是杜仲胶硫化胶高弹性胶的研制成功，标志着杜仲胶已经走上了一个新的台阶。杜仲胶在杜仲中含量较高，广泛存在于杜仲皮、叶、果皮内，为天然高分子化合物，它与天然橡胶的化学组成完全一样，即（C5H8）n，只是两者分子链的构型不同，天然橡胶是顺式-聚异戊二烯，杜仲胶为反式-聚异戊二烯，两者互为异构体，是易结晶的硬质塑料。此外，杜仲胶具有绝缘性强、耐水湿、抗酸碱、热塑性好和形

状记忆等特征，是一种重要的化工原料，可用作新型的医用功能材料。近年来，我国对杜仲胶进行了深入研究，开拓了杜仲胶的新用途。

关键词：

杜仲胶橡胶制品热塑性弹性体

杜仲胶是产自杜仲树的天然高分子材料。与三叶橡胶的化学成分完全相同，只是微观结构不同．两者是同分异构体。杜仲胶为反式聚异戊二烯，三叶橡胶为顺式聚异戊二烯，杜仲胶国际上又称古塔波胶(gutta-pereha)。世界橡胶工业诞生一百多年来．三叶橡胶因具有弹性，在橡胶界已被习惯称为天然橡胶，并得到广泛应用。而杜仲胶是天然胶的潜在替代品，但由于其在自然条件下只能以固体形式存在，长期以来在化工领域中仅作为塑料代用品。

胎开发，选择翻胎切入，从各方面考虑都是合适的。

杜仲树是我国的特有资源，自然分布在长江、黄河的中下游丘陵地区，现在国内26个省市均有种植，全国种植面积已达三、四百万亩。占全球杜仲资源的95％以上，其中集中连片

种植的约100万亩，可以直接开发利用，因此我国在杜仲资源上具有绝对优势。杜仲胶作为非石油橡胶资源，在很多领域能起到特种橡胶的作用，是可持续发展的绿产业。作为天然胶潜在替代品，将杜仲胶用作稳定充足的后备橡胶，是很有希望的。

1. 杜仲胶形态学的研究

1. 1 含胶细胞形态学的研究

1. 1. 1 含胶细胞的外部形态

杜仲胶是杜仲植株体内的次生代谢产物之一,合成和储藏此种代谢产物的细胞为含胶细胞。关于含胶细胞的外部形态,国内外进行了许多研究产品测试,结果基本相同,认为杜仲含胶细胞是一种十分细长、不具分支或具有分支的、端部膨大的、细胞腔内充满橡胶颗粒的丝状的分泌单细胞[2 ] 。

1. 1. 2 含胶细胞的内部构造

杜仲含胶细胞的横断面多呈圆形,直径为韧皮薄壁细胞的1/ 3～1/ 4 。由于含胶细胞为一种

分泌细胞,因而当这种细胞成熟时,其腔内将充满分泌物- 橡胶颗粒,而细胞内的其它构成除了一些简单质体和线粒体及少数膨大的内质网片段外,其余的细胞器均退化。且含胶细胞内橡胶物质的合成和积累是相对独立的,不会通过胞间连丝在细胞间转移与运输[5 ] 。

1. 2 含胶细胞的分布研究

杜仲含胶细胞在杜仲的根、茎、叶、花、果实和种子中均有分布,且主要分布于韧皮部、薄壁组织和维管束之中。其中在幼根和老根中均存在于韧皮部之中,在幼茎中存在于皮层薄壁组织和初生韧皮部之中,在老茎存在于次生韧皮部中,在叶片内存在于各级叶脉韧皮部及主脉上下薄壁组织中,在叶柄内存在于维管束韧皮部及薄壁组织中,在花中存在于维管组织的韧皮部内,在果实中存在于果皮维管束中,在种子中主要存在于种皮薄壁组织中。在杜仲的各种器官中所有含胶细胞均沿器官的纵轴排列,长度与所在器官的长度相关,也就是说,所在器官长, 其所含含胶细胞也就长, 反之则反[4 ] 。

1. 3 含胶细胞发生发育的研究

杜仲含胶细胞的发生和发育与初生结构的分化是同时进行的,其原始细胞出现在原形成层分

化形成原生韧皮部中最早的筛管时。含胶细胞的原始细胞是由皮层基本分生组织中某些细胞通过纵向均等或不均等分裂或横向多次分裂后的末端细胞构成的,而且含胶细胞的原始细胞在皮层基本分生组织停止分裂后仍可继续产生,且其位置无明显规律。含胶细胞的原始细胞具有长宽比大、细胞核呈椭圆形和细胞质浓厚等特征。含胶细胞形成后,其两端以插入式生长方式迅速伸长,最终形成十分细长、具分支或不具分支、两端膨大的丝状的含胶细胞。在含胶细胞的整个生长发育过程中,细胞内一直在合成和积累彼此不合并的橡胶颗粒,且随着橡胶颗粒的增加,其内部的一些组成部分也逐渐退化、消失,最终仅剩下内质网、质体、线粒体及纤维素的细胞壁[4] 。

2. 杜仲胶化学组成、改性及应用的研究

杜仲胶是一种天然高分子,国际上习称古塔波胶( Gutta - percha) 或巴拉塔胶(Balata) 。它与天然橡胶的化学组成完全一样,即(C5H8 ) n ,只是两者分子链的构型不同,其中天然橡胶是顺式- 聚异戊二烯,杜仲为反式- 聚异戊二烯,假牙清洁剂两者互为同分异构体[4 ] 。天然杜仲胶是硬性橡胶,属于非弹性体,室温下质硬、耐磨擦、熔点低、易于加工,并具有高度的绝缘性、耐水性和耐酸碱性,早期主要用作海底电缆、高尔夫球的原料[2 ] 。随着将天然杜仲胶转化成反式-

聚异戊二烯硫化橡胶的成功,杜仲胶/ 顺丁胶共混汽车外胎的制成及正常运行两年的成功,标志着杜仲胶的研究及开发进入系统的材料工程的新阶段。由于杜仲胶链具有双键、柔性、反式结构三大特征[1 ] ,因而经改性的杜仲胶身兼三职,具多重性,处于从塑料到橡胶的过渡区内。它具有热塑性、绝缘性、耐水性、耐酸耐碱性,既可作为塑料,又可作为热弹性材料, 还可作橡胶弹性材料[1 ] ,将广泛地应用于医用(骨折夹板) 材料、新型形状记忆材料、防腐材料、橡胶材料、化工材料、日用功能材料、宇航用特种材料及高冲击性材料等[10 、13 14 ] 。

3. 杜仲胶的含量及提高含量技术的研究

在杜仲植株的六大器官中均含有杜仲胶,但各部分的含量各不相同,其中叶片中为3羽毛球发球机～5 % ,成熟的果实中为机器人拉车10～18 % ,茎干皮中为6～12 % ,根皮中为10～12 % ,音乐枕头而种壳中为12～18 %[地脚螺钉2 ] 。为增加杜仲含胶量,国内外进行了多方面的研究,归纳起来主要有以下几个方面:

3. 1 通过提高叶中含胶量来增加胶产量

所有的研究表明叶片的含胶量在杜仲各部分中为最低,但在不影响植株生长的情况下,与其他

各部分相比,它的优点为年产量大,可年年更新、永续利用,因而目前提取杜仲胶多以叶片为原材料,加之叶片内含有与杜仲皮相似的化学成分,所以增加叶片中含胶量对杜仲胶含量的提高有着极大意义。国内外研究表明提高叶片中含胶量有以下几种方法:

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