新型橡杜复合改性沥青的制备参数研究

为改善橡胶沥青的高温性能和储存稳定性能,基于具有橡塑二重性的可再生资源——杜仲胶对橡胶沥青的改性增强机理,以沥青常规性能试验和微观观测为手段,研究了杜仲胶与橡胶粉反应时间和温度、橡杜复合改性剂掺量对橡杜复合改性沥青(REMA)性能的影响,提出了最佳制备工艺。结果表明:杜仲胶能够显著改善橡胶沥青的性能,REMA具有很好的施工和易性和储存稳定性;改性剂掺量对REMA的性能有显著的影响,杜仲胶和橡胶粉反应时间对REMA影响较大,杜仲胶和橡胶粉反应温度对REMA影响较小。结合宏观性能试验结果和微观检测分析,制备REMA的最佳工艺参数为:杜仲胶和橡胶粉反应时间为1.0~1.5 h,杜仲胶和橡胶粉反应温度为170~180℃,橡杜复合改性剂掺量为基质沥青质量的20%~25%。

杜仲橡胶颗粒的冷冻法提取及其形态性质研究

采用液氮研磨法分离提取杜仲叶片和翅果中的橡胶粒子,利用光学显微镜观察到橡胶颗粒存在于一种细长的丝状单细胞中。并利用MATLAB软件对叶片和翅果中的橡胶粒子进行测量,发现叶片中的橡胶粒子直径跨度较小为1.5~7.0μm;而翅果中的橡胶粒子直径范围为1.0~16.6μm,直径跨度较大且存在大直径的橡胶粒子。同时对翅果橡胶粒子的分离提取和保存条件进行探索,发现选用新鲜、失水较少的杜仲翅果,加入液氮研磨可较好地分离提取橡胶粒子,并将获得的橡胶粒子保存于漂洗液中对橡胶粒子损伤最小。

天然橡胶/杜仲胶复合材料的制备及其阻尼性能研究

在天然橡胶(NR)中引入杜仲胶(EUG),以环氧化天然橡胶(ENR)/受阻酚AO-80(质量比为25∶20)为阻尼相,制备了NR/EUG/ENR/AO-80复合材料,并测定了复合材料的硫化特性、力学性能、结晶性能与动态力学性能。结果表明:复合材料在常温范围内具有较高的损耗因子与较宽的阻尼温域,当NR与EUG的质量比为60∶40时复合材料具有最大的损耗因子峰值,并且随着EUG含量的增加,总体上复合材料在常温范围内的储能模量逐渐增大;复合材料的玻璃化转变温度出现在-60℃附近,并且随着EUG含量的增加,复合材料开始出现EUG结晶的熔融峰,结晶度和熔融温度逐渐增大。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明复合材料的断面较为平整,ENR改善了两相的相容性;透射电子显微镜(TEM)测试结果表明NR与EUG两相之间具有明显的分界。复合材料在低应变下表现出高柔性的特点,同时具有较高的拉伸强度和拉断伸长率。

白炭黑填充天然橡胶/杜仲胶并用胶的制备与性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)原位改性白炭黑(SiO 2)填充天然橡胶(NR)/杜仲胶(EUG)并用胶,研究了不同白炭黑填充量对NR/EUG并用胶性能的影响,通过硫化特性、机械性能和动态性能来表征胶料的性能。结果表明,随着白炭黑用量的增加,混炼胶的正硫化时间呈上升的趋势,硫化胶的结晶性能呈下降的趋势,拉伸强度、撕裂强度和耐疲劳性能均有大幅提升。

酶解法提取杜仲胶工艺的优化

【目的】为杜仲胶的工业化提取及发展提供技术参考。【方法】以通过机械研磨杜仲叶片并筛分得到的杜仲叶橡胶丝团为材料,以酶解pH值、酶用量、酶解时间和酶解温度为自变量,以粗胶含量为响应值对酶解过程进行响应面优化。对所提取杜仲胶进行红外光谱分析,判断所提取杜仲胶的品质,使用热分析仪分析杜仲胶的热稳定性。研究酶解处理杜仲叶片对杜仲胶提取效率、提胶率及热稳定性的影响。【结果】响应面法酶解杜仲叶橡胶丝团的最优方案为酶解pH值4.9、酶用量1.5 g、酶解时间6.67 h、酶解温度45.7℃,此条件下杜仲叶胶团含胶量平均值为12.075%。酶解处理、超声处理和碱煮处理后的剩余胶团质量和含胶量之间均有显著差异,处理后酶解组杜仲叶胶团质量最大减少量为38.76%;胶含量平均增幅为204.83%。所提取杜仲胶的红外光谱出现甲基、亚甲基和碳碳双键的伸缩振动峰值,分别出现在2962.26、2849.21和1664.76 cm^(-1)处。经3种预处理法处理后所提取杜仲胶的热重曲线(TG曲线)无显著差异,杜仲胶质量损失主要发生在300~450℃。【结论】以筛分后的橡胶丝团为材料可将提胶效率提高29.53%。在酶解处理、超声处理和碱煮处理中,以优化后酶解工艺处理所提取的杜仲胶含胶量最高,且酶解法对杜仲胶的热稳定性无显著影响。

基于密炼接枝工艺的杜仲胶改性橡胶沥青效果分析

杜仲胶(Eucommia ulmoides gum,EUG)为中国产特有的一种天然橡胶,具有可硫化或者接枝的双键结构。为解决橡胶沥青中胶粉与沥青相容性不足从而导致施工和易性差的问题,采用接枝工艺在杜仲胶与胶粉、沥青之间建立紧密化学链接是有效的技术手段,但限于溶剂接枝工艺复杂不利于工业化生产的现状,提出在密炼机中将接枝物与杜仲胶通过高温密炼的方式将其接枝改性。为了验证密炼接枝能否达到溶剂接枝的改性效果,开展普通胶粉、密炼杜仲胶改性胶粉、溶剂接枝杜仲胶改性胶粉和密炼接枝改性胶粉4种胶粉对沥青的改性试验,通过常规与美国公路战略研究计划(Strategic Highway Research Program,SHRP)的沥青宏观试验方法和红外光谱、荧光显微镜和扫描电镜等微观观测方法进行了测试,分析了不同杜仲胶接枝方法对橡胶粉的影响。试验结果表明:高温密炼可以使橡胶粉产生脱硫和杜仲胶硫化等化学反应,从而改性橡胶沥青性能;并且能使小官能团在高温和机械作用下接枝到杜仲胶上,与橡胶粉混合后使其具有更高的化学活性,能与沥青建立更为有效的化学联系;杜仲胶无论密炼还是溶剂接枝均能与橡胶粉和基质沥青产生交联反应、构建交联网络,使沥青内部形成稳固的空间交联结构,显著提升橡胶沥青的施工和易性和体系稳定性。

异戊胶-杜仲胶化学组装和物理共混体系的相结构和性能的对比

以基于动态氢键的异戊胶(IR,顺式-1,4-聚异戊二烯)和杜仲胶(EUG,反式-1,4-聚异戊二烯)的化学组装胶为橡胶材料,以炭黑和白炭黑为增强填料,通过正交实验研究了硫化助剂种类和用量对化学组装胶硫化特性的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)对比研究化学组装体系和物理共混体系相结构以及填料的分散状态;重点研究了氢键的存在和白炭黑的引入对化学组装体系各项性能的影响。结果表明,硫磺用量、促进剂种类和用量对化学组装胶的硫化特性影响顺序为硫磺用量>促进剂种类>促进剂用量。促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)比N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺(DZ)更适用于化学组装胶的硫化促进剂。与IR、EUG和物理共混体系相比,化学组装体系具有最优的拉伸性能和撕裂强度。拉伸强度高达28.82 MPa,断裂伸长率高达715%,撕裂强度高达68.19 kN/m。与IR、EUG和物理共混体系相比,化学组装体系压缩生热最低,疲劳性能最高。化学组装胶独特的相结构和界面、填料分散状态、氢键作用的存在和纳米增强共同作用是力学性能、压缩生热性能以及疲劳性能显著改善的原因。

杜仲胶和天然橡胶的土壤老化探讨

采用自然老化方法对杜仲胶(EUG)和天然橡胶(NR)进行了土壤老化研究.将杜仲胶和天然橡胶生胶样片置于室外土壤中进行土壤老化,通过红外光谱、凝胶渗透色谱、X射线光电子能谱、拉伸实验等对比研究了老化时间对二者结构和性能的影响.结果表明,杜仲胶随着老化时间的延长出现—OH和COO—官能团,分子主链及结构网络未出现明显的变化,且老化过程中始终保持结晶聚合物的性质,在老化150d时数均相对分子质量降低了5.0×10^(4),抗拉强度和断裂伸长率分别降低了14.9MPa和64%;天然橡胶随着老化时间的延长出现—OH,CO,COO—,C—O—C官能团,老化150d时数均相对分子质量降低了8.1×10^(4),抗拉强度降低了1.29MPa,断裂伸长率提高了64%,且老化过程中氧化降解和交联反应同时存在,老化前期以降解为主,后期产生交联;相比之下,天然橡胶抗土壤老化能力更差.

冻胶法提取杜仲胶的研究

采用物理方法暴露杜仲胶丝,用混合溶剂ML提取,滤液冷却后形成冻胶并与溶剂分离,成为提取杜仲胶的一种独特方法。本法无废液污染,提取效率高,操作简单。

不同温度条件下溶剂循环溶解-析出提取杜仲胶

在杜仲树中杜仲胶以晶体微粒的形式存在,必需用溶剂提取或机械破坏植物组织来获取。虽然溶剂法的效率更高,但溶剂的消耗量大,污染环境严重。我们的研究发现,杜仲胶在热的石油醚中(约80℃)有很高的溶解度,冷却到40℃时有胶丝析出,当温度降到-20℃以下,杜仲胶几乎能较完全从石油醚中析出,回收的溶剂可继续用于下一次杜仲胶的提取,溶剂可循环使用。由于其他杂质仍以溶解态保留在溶剂中,回收的杜仲胶纯度高。此外,整个实验方法的溶剂损失少,对环境的污染小,制备方法简便。

杜仲胶提取方法的研究

文中全面试验研究杜仲果实中杜仲胶的提取方法,经过反复试验比较 由溶解度参数选择合适的溶剂抽提,然后冷冻,改变溶剂溶解度参数,利用温度差使其发生相分离,快速析出,得出了一种低消耗、简便、出胶率高、纯度高的杜仲胶提取新方法,即综合法 利用综合法提取杜仲胶的得率高达15 35%,胶纯度为83 58%

杜仲胶实验室提取方法的研究

提取杜仲药用成分后的叶渣，分别用发酵法、甲苯浸提和碱浸３种方法提取杜仲胶，并对碱浸法碱的浓度、浸提温度和浸提次数进行了比较试验。结果以碱浸法用１０％碱液在９０℃温度下，连续提取２次，浸提物再用浓盐酸处理２ｈ，分解除去粗胶中的非胶部分，效果较好。

杜仲/天然共混硫化胶的结晶与动态力学性能

对杜仲胶(EUG)与天然橡胶(NR)的共混硫化胶在普通硫化体系中的静态力学性能及动态伸张疲劳性能进行了研究。结果表明,含有适量杜仲胶的胶料具有良好的包辊性,混炼胶停放冷却时,胶料挺性较好。掺用杜仲胶的共混硫化胶的拉伸强度、断裂伸长率略有下降,定伸应力、硬度(邵尔A)有所提高,动态压缩生热降低,耐疲劳性能、磨耗性能优异;通过X射线衍射和橡胶加工分析仪分析以及扫描电镜分析,产生这一现象与体系内杜仲胶存在的微晶的变化与作用有关。

杜仲胶/天然橡胶并用硫化胶的力学性能

采用常规硫化方法,将杜仲胶(EUG)与天然橡胶(NR)共混硫化,研究不同EUG含量对并用硫化胶的力学性能、应力软化效应及动态力学性能的影响;并通过差示扫描量热法(DSC)对内部结晶进行表征,通过扫描电子显微镜(SEM)对硫化胶拉伸断面进行观察。实验结果表明,加入EUG使得并用硫化胶的断裂伸长率和拉伸强度都有所下降、应力和应变也逐渐降低;100%定伸应力和300%定伸应力增加;应力软化现象提高;玻璃化转变温度(T_g)向低温移动,储能模量降低。通过SEM的观察和DSC测试可知硫化胶内部含有部分结晶。

我国杜仲胶的发展现状与展望

综述了杜仲胶的发展历程、提取方法、相关专利等方面的研究状况,对相应的市场进行了简要分析,同时指出目前杜仲胶研究存在的问题,对杜仲胶今后的研究方向进行了展望。

高分子时代的天然高分子

本文从资源利用的战略角度讨论了发展及加强天然高分子研究的重要性。以几个天然高分子为例讨论了它们的研究动向及进展。与合成高分子相比，指出了天然高分子研究中存在的问题。文中对我国学者在这一领域中所作的卓越贡献做了简要介绍。

杜仲胶的提取与应用研究进展

杜仲树是中国特有的名贵经济树种,在中国种植广泛。杜仲树中富含一种具有工业应用价值的杜仲胶。本文综述了杜仲胶的各种提取与分离工艺,包括机械法、碱浸法、溶剂法、发酵法和综合法。同时介绍了杜仲胶应用开发的研究进展,阐述了中国发展杜仲胶的意义与前景。

采用滤袋技术快速测定杜仲叶片中杜仲胶含量

采用滤袋技术依据减重法原理测定了杜仲叶片中杜仲胶含量。通过正交设计比较了不同滤袋孔径、样品量和提取时间对提取效果的影响,并采用该方法比较了同一产地不同品种、同一品种不同产地的杜仲叶中胶含量的差异。结果表明,不同孔径的提取效果差异显著(F=3.685,p=0.043),样品量和提取时间对提取效果无显著影响。适宜的测定条件是样品量0.1 g、滤袋孔径25μm/10μm、提取时间60 min。滤袋法测得的‘华仲6号’胶含量为4.49%,传统碱煮法为3.64%。同一产地不同品种、同一品种不同产地的杜仲叶中胶含量差异极显著(F=92.689,P=0.001),其中郑州的‘华仲11号’含量最高,平均为7.00%,灵宝的‘华仲12号’含量最低,为4.28%。生产杜仲胶的原料应标明品种、产地以及树龄,这样有助于合理评估预期产量和生产成本。

超声波辅助3种溶剂分析测定杜仲胶含量

杜仲生产的反式-1,4-聚异戊二烯橡胶(杜仲胶)是由异戊二烯单元聚合形成的不同分子大小的混合物,主要沉积于细胞的空隙之间,提取困难。为正确分析测定杜仲材料中杜仲胶的含量,以杜仲果翅为材料,采用氯仿、石油醚和甲苯3种有机溶剂,配合超声波处理组成6种不同的提取方法,以杜仲胶的提取得率以及分子量分布为衡量标准,对杜仲胶的分析测定方法进行比较。结果表明,采用氯仿作为有机溶剂,杜仲胶提取得率明显高于其他方法,可达到7.47%;氯仿配合超声波处理,会更进一步促进小分子或大分子杜仲胶聚合物的溶出和提取,所得杜仲胶的分子量分布范围更宽,分子量分布指数可达9.99。

复合酶解法提取的天然杜仲胶结构及提胶效率分析

以复合酶解处理的杜仲树叶、皮、籽为原料,石油醚为溶剂,在一定温度下进行提胶,采用偏光显微镜、核磁氢谱、凝胶渗透色谱对杜仲原丝、所提取产物的结构进行了表征,并对产物相对分子质量和提胶效率进行了研究.结果表明,提取出的杜仲胶中几乎不含有顺1,4聚异戊二烯,具有较大的相对分子质量,达30万～40万.