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科技日报/2001年/11月/29日/第007版/
解读高科技
青岛化工学院纪正尚
自然界有两种天然橡胶
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在橡胶的世界中，存在着天然橡胶和合成橡胶两大类。常说的天然橡胶(N R)，是大自然赋予我们的特殊材料，它是从一种称作巴西橡胶树的树上，通过割破树皮直接流出来的胶乳中提炼出来的，其主要成份叫做顺式-1,4-聚异成二烯的高分子化合物，通常状态下是一种粘弹性物质。所谓合成橡胶，则是模仿天然橡胶的结构和性能，通过化学方法人工合成出的具有橡胶功能的材料，并在其合成过程中还可以根据需要给它增添一些新的天然橡胶所欠缺的性能；如：耐油性、耐热性、耐磨性、耐疲劳性等等，从而能更好的为人类服务。动静压主轴其实自然界还存在着另外一类人们还不太熟悉的天然橡胶，称作杜仲胶或古塔波胶等,
是从杜仲树等植物中提取出来的，其主要成份是反式-1,4-聚异戊二烯(简称T P I)。T P I也可以人工合成，称作合成杜仲胶。T P I本身具有许多独特的个性，如：室温下易结晶，更像一种硬塑料，但软化点低，仅为60e左右；同时，它又可以像橡胶一样进行硫化加工，当硫化交联度较低时，它就具有了橡胶和塑料的双重身份：室温下是硬塑料有固定形状,60e以上就变成橡胶可产生各种形变，是一种优秀的形状记忆性功能材料；当交联密度达到一定程度时，它又变成了完全的橡胶弹性体，可以做轮胎和各种橡胶制品。可见,给皂器
T P I既是塑料，又是橡胶，还可以作为功能材料。如此丰富的性状，使T P I得以在人们的生产、生活的众多领域大显身手。
良好的性能
作为塑料,T P I的软化点只有60e左右，不会烫伤皮肤，将其在热水中浸一浸或用热风吹一吹，变软后，直接贴附在身体的伤病部位，稍刻即会冷却硬化，起到良好的固定保护作用。比之于传统使用的石膏绷带、钢木夹板，既方便卫生，又轻巧舒适，还可以随时根据病情调整形态，打开清洗换药等等(只需加加热就可以了)。对子疼痛难忍的伤病人来说，谁不希望能获得这份舒适呢?对于肢体畸形、残疾的朋友而言,T P I更是一种理想的矫形康复器具和假肢材料，它可以根据各人身体的差异，像量体裁衣一样制成最符合病人身体需要的形态，如：脖托，腰托，手足内外翻转矫形护套等，使用起来就像
sent协议穿衣戴帽一样方便。子弟兵战备训练、抢险救灾，为人民立下丰功伟绩，可是他们受伤的事时常发生，如果携带着T P I卷材，就可以及时进行自行救护处理，再转送医院，从而能尽量避免二次受伤的可能。据说美国陆战部队特种兵就每人配备有一卷T P I急救材料。再如激烈的足球比赛中，快速的奔跑、激烈的对抗，极易对运动员造成伤害，如果戴上T P I制成的护具，如护腿、护腰等，轻巧合体舒适，既不会影响运动员的奔跑，又可防备万一，岂不妙哉。如此种
种,T P I作为医用材料的优点，尽显其中。其实,T P I作为医用材料国外发达国家早有应用，但是价格太贵,1公斤要数十、上百美元，普通百姓尤其是穷人享用不起。而我国的伤残病人数以千万计，多么期盼物美价廉的T P I医用材料能尽早问世。
经过低度硫化交联加工的T P I，是一种性能优秀的形状记忆功能材料。这种材料在室温下仍是硬塑料，有固定形状和刚性，但一经加热到60e以上，就变成了柔软的橡皮筋,
草坪卷
可以通过拉伸、压缩、扭曲等任意改变形状，这时将其冷却硬化，就获得一种新的形状。如果再行加热，它又会变软，通过橡胶本身弹性恢复到最初的形态。比如先制成一根直径为3
c m的管件，在温度为60e以上时，加力扩充为直径6c m，冷却后，就变成了6c m的管件，将其套在一个外径大于3c m，小于6c m的物体上，再一加热，它就会因企图收缩恢复原形状而给该物体紧紧包一层外套。T P材料的这种塑料、橡胶边缘特性和良好的形状记忆功能，使它可以作为热收缩管，广泛
应用于电缆、光缆、管件的接头密封件和各种形状复杂器件的外包、内衬材料。甚至小朋友喜欢的变形金刚，都可以使用T P I材料，让孩子发挥自己更多的想像力，创造他们心中的形象等等。利用这种原理，可开发的领域究竟有多少呢?$$会和你的想像力一样丰富。
应用前景十分广阔
T P I前景最为广阔，最有价值的用途，莫过于在橡胶轮胎制造业中的应用了。汽车在行驶过程中需要不断的克服轮胎的滚动阻力，轮胎的滚动阻力来自行进过程中轮胎不断的形变所产生的内摩擦或内耗，进而转变成热量。汽车速度越快，生热越多，胎内温度也就越高，使胎内气体膨胀超压，极容易导致轮胎爆裂，发生交通事故，对人的生命和财产安全产生巨大的威胁。据检测，一辆时速为100公里的汽车，约有20%燃油是消耗于克服轮胎的滚动阻力或加热轮胎了，这不仅多耗了燃油，多排放了尾气，而且还会造成轮胎超温超压导致爆胎的危险。在轿车和轻型载重子午线轮胎中应用研究已表明，如果在胎面胶中使用20-25质量份的T P I，便可以使轮胎的滚动阻力降低20%，达到节油2.5%左右的效果。如果以轮胎使用寿命为10万公里计(实际里程试验已超出)，那么每条轮胎平均可节油4
0升左右，而在制造这些轮胎时，每条仅使用了约0.5k g T P I，那么1吨T P I就可制造2000条这样的轮胎，共可节油80000升(约50多吨)，并且还可以减少汽车尾气二氧化碳排放量150吨以上。试想若我国所有的汽车都使用上含T P I的轮胎,1B 50的省油率,1B150的减少尾气排放量,,,，其社会效益与经济效
涂料刮棒
益真的是无法估量。2008年奥运会将在北京举行，举国欢腾，环境资源问题也更加受到国家和广大众的关注。如上所述,T P I材料用于轮胎的明显节能减污效果，用于医疗防护材料的方便卫生舒适，用于形状记忆功能材料的多姿多彩。这些都可能为我们的科技奥运、绿奥运增添一份光彩、贡献一份力量。
因天然产杜仲胶、古塔胶等资源少，从其干叶果中(含量仅为3-5%)提取困难，所以价格十分昂贵。国外从二十世纪60年代开始就有了采用钒或钒/钛混合体系催化异戊二烯溶液聚合来制取T P I的技术。但其工艺流程十分复杂，流程长，投资大；催化效率低;
能耗、物耗都很高；因此，价格也十分昂贵(每公斤15美元以上)，是普通橡胶的十几倍,
难以推广应用，长期以来，只是在医用材料等少数领域有限应用。
我国青岛化工学院黄宝琛教授领导的课题组经过十余年的努力探索，研究开发了一种采用负载钛催化体系，催化异戊二烯(I p)进行本体沉淀聚合，直接获得粒粒状T P I的新技术(中国发明专利Z L95110352.0)。与国外传统采用的钒体系溶液聚合法相比，这种新方法使工艺流程大为简化，投资可节省一半以上，催化效率也提高了30倍左右，并且使能耗降低了1/2-2/3，基本无三废排放，因此，生产成本大幅降低，价格可达到与普通橡胶相差不大的水平，仅为外国产品价格的10-20%，为T P的推广应用和发展，特别是在橡胶轮胎中的应用，创造了有利条件。该项目在先后三项国家自然科学基金
和两项国家/8630计划(新材料领域)的支持下，已完成了实验室小试和100升聚合釜级模型中试，并将模试装置产品用于医用夹板、形状记忆功能材料和高速节能轮胎应用开发，均取得了成功。从而在合成技术和市场应用两方面为T P I的产业化打下了良好基础。项目并因此获得了2000年度国家技术发明二等奖，在人民大会堂召开的国家科技奖励大会上受到了等国家领导人的亲切接见和亲颁的奖励证书。这些都给课题组全体成员以极大鼓舞，决心再接再厉，尽快实现T P I的产业化。目前，千吨级的合成T P I业中试装置正在筹建中，相信万吨级以上规模的工业装置也不会遥远。这种神奇的橡胶将在新世纪为国家的经济建设和人民的生活奉献出它的光和热。
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