近日，西北農林科技大學朱銘強研究員團隊在杜仲膠功能材料開發研究上取得新突破，為我國高端橡膠產業發展帶來福音，相關成果分別發表在《國際生物大分子》和《工業作物和產品》上。新技術將杜仲膠提取純度提高到99.0%以上，測算出杜仲膠與丁腈橡膠、天然橡膠良好相容的條件值，以杜仲膠為基礎開發出一種綠色高效電磁屏薄膜。
杜仲膠作為新型天然橡膠，是除三葉橡膠之外世界上最具開發前景的優質天然橡膠之一。杜仲膠獨有的橡膠-塑料二重性使其在熱塑性、熱彈性和高彈性等功能材料和工程材料領域的應用前景日益凸顯，國民經濟和國防軍工尤其已對杜仲膠在產量、品質、性能等方面提出迫切需求。
針對杜仲膠傳統提取存在的成本高、效率低、純度差、溶劑污染環境等問題，朱銘強研究員團隊首次建立了基于含膠器官中杜仲膠及木質纖維素的全組分成分分析方法，系統分析了杜仲葉、皮、種子中杜仲膠及木質纖維素組成及含量，提出了綠色低共熔溶劑耦合生物法清潔提取杜仲膠新途徑。
研究發現，低共熔溶劑可有效解離籽殼細胞壁木質素、半纖維素組分，促進纖維素酶解，提升杜仲膠分離效率。與機械粉碎、堿處理等杜仲膠傳統提取方法相比，新方法杜仲膠提取效率大幅提升，杜仲膠產率、純度分別達到91.0%和99.0%以上。同時，處理過程中可獲得納米木質素、可發酵糖等增值組分。
基于上游清潔高效提取所得杜仲膠，研究團隊采用分子動力學方法，預測了杜仲膠與丁腈橡膠、杜仲膠與天然橡膠的相容性。結果表明，當杜仲膠含量小于50%時，杜仲膠和丁腈橡膠在398開氏溫度下具有良好的共混性能，杜仲膠和天然橡膠在350 開氏溫度下具有良好的共混性能。團隊因此提出了一種杜仲膠復合丁腈橡膠或天然橡膠的共混硫化工藝。研究發現，與傳統橡膠產品相比，該共混硫化工藝所得混煉膠具有更優異的抗老化性能、抗屈撓性能、耐磨性、疏水性等。
利用杜仲膠的優異性能，團隊結合自創固化技術體系，采用磁性填料——錳鋅鐵氧體中空微球和導電填料——超導炭黑，通過熱壓成型工藝開發了兼顧耐磨性、疏水性和抗腐蝕性能的杜仲膠基綠色高效電磁屏薄膜，其電磁干擾屏蔽效率大于80分貝。通過復磁導率、復介電常數和電磁干擾屏蔽效率計算等手段，團隊揭示了該材料以介電損耗為主導，協同磁損耗的電磁干擾屏蔽機制。
以上研究結果，為杜仲膠清潔高效規模化提取分離提供了技術支撐，為以杜仲膠為聚合物基體，在新能源汽車、雷達信號屏蔽、柔性可穿戴設備等新型應用場合開發多功能電磁干擾屏蔽產品提供了理論支持，對于緩解我國天然橡膠資源短缺、助推高端橡膠產業發展具有重要的戰略意義。
作者：靳軍 農民日報·中國農網記者 胡明寶
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