□ 宋志凌 朱雅雅 國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了我國橡膠工業(yè)的迅猛發(fā)展。從2002年起，我國耗膠量已連續(xù)8年居全球第一，每年以約10%的速度增長，并已成為世界橡膠工業(yè)第一制造大國。而與此相對，我國同時(shí)又是橡膠資源極度匱乏的國家。近幾年，我國天然膠進(jìn)口量占其總消費(fèi)量的70%以上，進(jìn)口合成膠也占其總消費(fèi)量的45%左右。橡膠資源短缺已成為我國橡膠行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為此，開發(fā)新的膠源，搞好廢橡膠、廢輪胎的回收利用是推動(dòng)我國橡膠工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路。一、杜仲膠的發(fā)展歷史 杜仲膠是產(chǎn)自杜仲樹的天然高分子材料，與三葉橡膠的化學(xué)成分完全相同，只是微觀結(jié)構(gòu)不同，兩者是同分異構(gòu)體。杜仲膠為反式聚異戊二烯，三葉橡膠為順式聚異戊二烯，杜仲膠國際上又稱古塔波膠（gutta-percha）。世界橡膠工業(yè)誕生一百多年來，三葉橡膠因具有彈性，在橡膠界已被習(xí)慣稱為天然橡膠，并得到廣泛應(yīng)用。而杜仲膠是天然膠的潛在替代品，但由于其在自然條件下只能以固體形式存在，長期以來在化工領(lǐng)域中僅作為塑料代用品。 為開發(fā)第二橡膠資源，早在19世紀(jì)30年代，世界各國科學(xué)家就在研究把杜仲膠制成彈性體。蘇聯(lián)也早在1931年，就在黑海附近和北高加索大面積種植杜仲樹，研究開發(fā)杜仲膠，試圖解決本國硬質(zhì)橡膠缺乏的問題。 新中國成立后，我國于1952年接受蘇聯(lián)專家的建議，開始在青島橡膠二廠生產(chǎn)杜仲膠。那時(shí)，我國有四個(gè)萬畝杜仲林場，資源豐富，采用的生產(chǎn)工藝是用高濃度氫氧化鈉法提膠，只能提出硬質(zhì)膠。林業(yè)、化工橡膠等好幾個(gè)部門也同時(shí)抓提膠，橡膠部門還就“把杜仲膠改性成彈性體”進(jìn)行了重點(diǎn)攻關(guān)。但由于提膠成本太高，特別是提膠方法會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，將杜仲膠改性成彈性體的工作一直未能完成。 1982年，中科院化學(xué)所研究員嚴(yán)瑞芳在西德進(jìn)修期間，在世界上首次用新的硫化辦法將合成杜仲膠制成彈性體，并在德國申請了專利，解決了科技界近百年來一直夢想解決而沒能解決的難題。1983年初，方毅副總理在中科院1982年第68期給中央的簡報(bào)上批示，予大力支持。嚴(yán)教授回國后暗下決心“面壁十年”，不但找到了不造成污染的提膠方法，而且從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的關(guān)系上弄清楚了杜仲膠獲得高彈性的基本規(guī)律，把對杜仲膠的認(rèn)識提高到“材料工程學(xué)”的高度，并將杜仲膠加工成三大類用途不同的材料：熱塑性功能塑料、熱彈性形狀記憶材料及橡膠材料，大大拓展了杜仲膠的用途，開發(fā)出一系列專利技術(shù)及各種不同用途的功能材料，并在世界上首次制造出“杜仲膠/順丁膠共混3.25-16型摩托車外胎”，安全行駛兩年。以它為代表，形成了我國自己的知識產(chǎn)權(quán)體系。這一成果在1993年美國佛羅里達(dá)召開的國際橡膠會議上受到關(guān)注。 基于上述進(jìn)展，1993年9月16日，農(nóng)業(yè)部原部長何康、原副部長洪紱曾、相重?fù)P和中科院化學(xué)所副所長馬福榮、化工部北京橡膠研究設(shè)計(jì)院總工程師呂百齡等16位專家學(xué)者向中央提出《關(guān)于“杜仲綜合利用”盡快產(chǎn)業(yè)化的建議》，認(rèn)為“杜仲綜合開發(fā)利用是一項(xiàng)前無古人的，具有戰(zhàn)略意義和開發(fā)前景的新興事業(yè)。” 對此，時(shí)任國務(wù)委員的陳俊生高度重視，委托國務(wù)院副秘書長劉濟(jì)民主持會議，會同國家計(jì)委、國家科委、國務(wù)院扶貧開發(fā)辦、國家農(nóng)村綜合開發(fā)辦的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)一起聽取了匯報(bào)，會議決定，支持啟動(dòng)杜仲膠提取及加工的小規(guī)模開發(fā)并予以資金支持，嚴(yán)瑞芳的課題組配合農(nóng)學(xué)會完成了國務(wù)院交辦的小規(guī)模粗、精膠廠建設(shè)及驗(yàn)收，并與有關(guān)公司合作進(jìn)行了各種功能材料的生產(chǎn)加工，為打通杜仲膠新材料為中心的杜仲資源綜合利用高新綠色產(chǎn)業(yè)鏈奠定了基礎(chǔ)。 與此同時(shí)，日本于1992年從中國購買近千噸杜仲葉子，掀起杜仲葉開發(fā)醫(yī)藥、保健品和飼料添加劑的高潮，并在這三方面取得明顯進(jìn)展，隨后又主動(dòng)與我國西北農(nóng)林科技大學(xué)合作，由日方出資于1998年和2005年兩次舉辦國際杜仲學(xué)術(shù)會議，邀請嚴(yán)瑞芳以組委會副主任及學(xué)術(shù)委員會主任的名義出席會議并作關(guān)于杜仲膠研發(fā)的專題報(bào)告。2008年11月，由日本能源部支持，日本日立造船株式會社、日本大阪大學(xué)與中國西北農(nóng)林科技大學(xué)合作，在中國西北農(nóng)林科技大學(xué)合作掛牌成立“中日杜仲研究所”，并在號稱擁有我國最大杜仲林基地(集中連片3萬畝)的河南靈寶掛牌成立“中日杜仲研究所基地”。日方稱，由于杜仲膠的特殊功能，將主要用于航天、航海、國防和醫(yī)藥等行業(yè)。這是日本能源部在我國農(nóng)林部門唯一投資的項(xiàng)目，也是該部門在世界各國七項(xiàng)重大投資項(xiàng)目之一。二、我國獨(dú)創(chuàng)杜仲膠提取應(yīng)用技術(shù)體系 嚴(yán)瑞芳教授等科研人員經(jīng)過努力，發(fā)現(xiàn)了杜仲膠硫化過程存在3個(gè)具有不同微觀結(jié)構(gòu)及宏觀性能的階段。他們通過控制杜仲膠硫化過程，分別得到了低溫塑性材料、熱彈性材料和高彈性材料，突破了杜仲膠不能作為橡膠材料使用的禁區(qū)。其與塑料或橡膠共混后，還可形成多種不同功能的新材料。由于反式異戊橡膠生熱低、動(dòng)態(tài)性和耐疲勞性能好，杜仲膠還是制造高性能節(jié)能環(huán)保輪胎、汽車減震制品的理想材料。 由于形成了全球獨(dú)創(chuàng)的從提取到應(yīng)用的完整技術(shù)體系，我國特有的杜仲膠為發(fā)展長壽、安全、節(jié)能的綠色輪胎，緩解我國天然膠資源嚴(yán)重不足的局面提供了一種新選擇。2008年4月26日，世界知識產(chǎn)權(quán)日，由國家知識產(chǎn)權(quán)局主辦、中國專利技術(shù)開發(fā)公司承辦的首屆中國專利信息發(fā)布會在京舉行，選擇5名專利權(quán)人在會上發(fā)布了相關(guān)專利。其中，北京鴻祥瑞龍科技有限公司副總經(jīng)理嚴(yán)曉敏發(fā)布了關(guān)于仲膠提取及應(yīng)用技術(shù)等8項(xiàng)專利。其中四項(xiàng)與橡膠有關(guān)的是：提高橡膠氣密性的方法、制備高阻尼減振降噪集成材料的方法、制備預(yù)硫化胎面的方法及高性能橡膠制品，形成了杜仲膠配套開發(fā)的完整知識產(chǎn)權(quán)體系。三、創(chuàng)建杜仲綜合利用綠色產(chǎn)業(yè)鏈 當(dāng)前，日本在杜仲資源綜合利用產(chǎn)業(yè)的研發(fā)方面已走在我國前面。由杜仲資源的源頭切入進(jìn)行杜仲資源的綜合開發(fā)，日本對杜仲資源的高度重視及戰(zhàn)略行動(dòng)之快是令人深思的。日本政府加緊構(gòu)建杜仲綠色產(chǎn)業(yè)，我們更應(yīng)加深對杜仲綠色產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識，其重要性包括以下幾個(gè)方面： 1．以杜仲膠高彈性體突破推動(dòng)的杜仲膠系列新材料開發(fā)與杜仲活性有效成分再利用，可以構(gòu)成一條完整的杜仲資源綜合利用開發(fā)的高科技產(chǎn)業(yè)鏈。 2．這一產(chǎn)業(yè)鏈所開發(fā)的產(chǎn)品將涵蓋國防、交通、醫(yī)藥、保健等國民經(jīng)濟(jì)許多部門，其用途之廣、經(jīng)濟(jì)效益之大，其它任何一種天然植物無法相比。 3．由于杜仲在我國可種植范圍很大，將為天然橡膠提供充足的后備資源。 4．杜仲樹不像天然橡膠那樣有嚴(yán)格的種植要求，可在偏僻的山區(qū)坡地種植，不與糧食爭地，適應(yīng)性強(qiáng)，涵水固土能力強(qiáng)，種植杜仲同時(shí)能起到綠化作用。 5．我國的氣候地理自然條件非常適合種植杜仲，通過推進(jìn)杜仲資源綜合利用，擴(kuò)大種植杜仲，既能使貧困山區(qū)的農(nóng)民脫貧，也可解決大批人員的就業(yè)問題，又可形成潛力巨大的一條綠色產(chǎn)業(yè)鏈，創(chuàng)造社會經(jīng)濟(jì)效益。 此外，從美國輪胎特保案，我們也得到啟示，依靠低技術(shù)含量、低附加值、低勞動(dòng)力成本、低廉價(jià)格產(chǎn)品是沒有出路的。我國若能大批量生產(chǎn)杜仲膠，并將杜仲膠應(yīng)用到輪胎開發(fā)，順應(yīng)國際上以反式—1，4結(jié)構(gòu)橡膠為主發(fā)展長壽命、安全、節(jié)能的“綠色輪胎”的趨勢，將為天然橡膠貧乏的我國提供新的、來源穩(wěn)定充足的后備膠種，促進(jìn)我國橡膠工業(yè)又好又快地發(fā)展，也將可能改變國際天然橡膠分布的格局，促進(jìn)世界橡膠工業(yè)的發(fā)展。杜仲大綠色產(chǎn)業(yè)亟需盡快正式啟動(dòng)。四、杜仲膠的產(chǎn)業(yè)化及發(fā)展方向 已有的杜仲膠新材料開發(fā)包含以下內(nèi)容： 1．杜仲膠/順丁膠共混(1：1)胎面3．25-16型摩托車輪胎 這是世界上最早制成的杜仲膠輪胎，安全行駛兩年，無破損，磨耗不大。 2．形狀記憶接管 可用于普通橡膠管的兩端接口處，使用時(shí)，把它套在要連接的儀器接口上，用吹風(fēng)機(jī)加熱，管口可被擴(kuò)大并被固定下來，并立刻收縮，冷卻后變硬，從而起到密封固定作用。已做成各種水管及真空儀器管道的接管，國際上還沒有這類材料。 3．天線密封材料 飛機(jī)遙測遙感雷達(dá)波導(dǎo)管天線的透雷達(dá)窗，要求密封且能透雷達(dá)波；通常，聚乙烯及氟塑料薄膜透雷達(dá)性能好，但粘不住，而杜仲膠薄膜可以滿足這兩種要求，性能指標(biāo)國際領(lǐng)先，解決了科學(xué)院電子所“七五”、“八五”攻關(guān)難題。 4．醫(yī)用材料 (1)骨科外固定夾板。目前仍在大量采用的石膏或石膏繃帶缺點(diǎn)較多。而杜仲膠夾板重量輕、透X光性能好、透氣性好、硬度適中，舒適無刺激性；拆去時(shí)，不須用鋸鋸開，操作方便、安全。 (2)運(yùn)動(dòng)員護(hù)具。目前市場上銷售的都是單一型號的高溫塑料護(hù)具，運(yùn)動(dòng)員無法選擇適合體型的護(hù)具。而杜仲膠低溫可塑，運(yùn)動(dòng)員可對其塑形，使之與要保護(hù)的部位吻合，接觸面積增大，有效地分散外界沖擊力，大大提高運(yùn)動(dòng)員的安全。 (3)假肢套。杜仲膠假肢套無需多次做模，殘疾人可對假肢套加熱塑型，進(jìn)行調(diào)整非常方便； 橡膠界目前最關(guān)心的問題是大幅度降低杜仲膠的價(jià)格，一旦價(jià)格能降下來，就會得到廣泛應(yīng)用。中國林科院經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心研究員杜紅巖，轉(zhuǎn)變杜仲的傳統(tǒng)栽培方式，緊緊圍繞如何提高單位面積膠產(chǎn)量，開展了“豐膠型”的良種培育和栽培技術(shù)研究，并成功地進(jìn)行了栽培試驗(yàn)，完成了以杜仲膠為產(chǎn)業(yè)主體的配套工程，為推廣種植豐膠型杜仲，大幅降低杜仲膠的成本打下基礎(chǔ)。 在利用杜仲膠優(yōu)良的共混及集成特性上，也有了可喜的進(jìn)步。除涉及輪胎不同部位應(yīng)用外，在傳送帶、減震降噪、氣密性材料等方面都有進(jìn)展，這一步擴(kuò)大了在橡膠工業(yè)的應(yīng)用面。比如在改性合成膠方面、只需用少量杜仲膠就可明顯改善順丁膠的耐撕裂性能。這就解決了由于順丁膠撕裂強(qiáng)度差，人們一直不敢將它用作胎面膠的問題，也解決了使用杜仲膠成本過高的問題。胎面膠是輪胎最具標(biāo)志性的部位，若作為翻胎用預(yù)硫化胎面膠能廣泛應(yīng)用，將是對研究成果的最好支持。為此，要進(jìn)入新輪胎開發(fā)，選擇翻胎切入，從各方面考慮都是合適的。 杜仲樹是我國的特有資源，自然分布在長江、黃河的中下游丘陵地區(qū)，現(xiàn)在國內(nèi)26個(gè)省市均有種植，全國種植面積已達(dá)三、四百萬畝，占全球杜仲資源的95％以上，其中集中連片種植的約100萬畝，可以直接開發(fā)利用，因此我國在杜仲資源上具有絕對優(yōu)勢。杜仲膠作為非石油橡膠資源，在很多領(lǐng)域能起到特種橡膠的作用，是可持續(xù)發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)、作為天然膠潛在替代品，將杜仲膠用作穩(wěn)定充是的后備橡膠，是很有希望的。