天然杜仲橡胶/可反应性二氧化硅复合材料的原位合成及新型形状记忆材料的制备

The extraction and application of Eucommia rubber were combined in this project to prepare a new type shape memory material. First, an advanced extraction method of natural Eucommia rubber with low pollution and high yield was developed in our project. And making use of these biological extraction features of natural Eucommia rubber, we prepared Eucommia rubber/ reactive silica in situ composites. On this basis, natural Eucommia rubber/nano silica shape memory composites were prepared. In order to obtain a new type of shape memory material with high mechanical performance and shape memory properties, this project studied the influence of dispersion of nanoparticles, the combination of two stages, the generation of internal cross-linking network, types of crosslinks, and degree of crosslinking on the mechanical properties and shape memory properties of the natural Eucommia rubber/nano-silica shape memory composites.

本项目将天然杜仲橡胶的提取与应用相结合制备了一种新型的天然杜仲橡胶基形状记忆材料。首先研发一种先进的天然杜仲橡胶的污染低、产率高的提胶方法，其次利用天然杜仲橡胶在生物提取过程中的一些特点，制备一种天然杜仲橡胶/可反应性二氧化硅原位复合材料，并在此基础上，制备了天然杜仲橡胶/纳米二氧化硅形状记忆复合材料。本项目着重研究形状记忆复合材料纳米粒子的分散情况、两相结合情况、内部交联网络的生成状况、交联键种类及交联程度、晶区变化情况对天然杜仲橡胶/纳米二氧化硅形状记忆复合材料的机械性能及形状记忆性能的影响，以期得到具有较高机械性能、高形变回复力的新型形状记忆复合材料。

杜仲是我国十分重要的国家战略资源，既是名贵木本药用树种，也是世界上极少数分布于亚热带和温带的优质天然橡胶树种。目前，我国杜仲种植面积约占世界杜仲资源总量的 90%以上，因此发展杜仲产业具有多方面的战略价值。杜仲是很好的橡胶资源，是保障国家橡胶资源的“战略树”。杜仲作为优质天然橡胶资源在我国可广泛种植，特别是杜仲橡胶具有“橡胶＋塑料”二重性，可广泛应用于汽车、船舶、高铁、通讯、医药、电力、食品、水利、建筑、运动竞技等领域。. 本项目的主要研究内容是：一，研发一种先进的天然杜仲橡胶的污染低、产率高的提胶方法，二，对提取的天然杜仲橡胶进行性能检测分析，将其应用于轮胎配方中，并将其与合成杜仲橡胶相对比；三，将天然杜仲橡胶进行简单的改性，并将其应用于绿色轮胎配方中，并进行机理分析；四，利用天然杜仲橡胶在生物提取过程中的一些特点，制备了天然杜仲橡胶形状记忆复合材料，并研究了结构与性能之间的关系。. 本项目的主要研究结果：一，采用水相-有机相相结合的方法，基本可实现天然杜仲胶的高效提取；二，将提取的天然杜仲橡胶应用于轮胎配方中，实验结果发现与合成杜仲胶相比，天然杜仲胶为复合材料提供更好的物理机械性能；三，天然杜仲橡胶经过环氧化改性，可用作功能性助剂，改善绿色轮胎中白炭黑在胶料中的分散性问题；四，采用天然杜仲橡胶为基体制备形状记忆复合材料，实验结果表明该材料具有较好的物理机械性能及形状记忆性能。. 本项目的研发对杜仲橡胶产业的工业化生产有着非常重要的理论研究价值和实际应用意义。长期以来，杜仲橡胶的提取成为杜仲胶产品应用的瓶颈问题，本项目对高效、低价的提胶关键技术进行核心突破，并对以天然杜仲橡胶为基体的高端产品形状记忆材料的结构与性能进行研发，实现了高附加值产品的制备。