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西北農(nóng)林科技大學:杜仲膠功能材料開發(fā)取得新突破

   日期:2023-10-23     來源:中國農(nóng)網(wǎng)    瀏覽:466    
核心提示:近日,西北農(nóng)林科技大學朱銘強研究員團隊在杜仲膠功能材料開發(fā)研究上取得新突破,為我國高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來福音,相關(guān)成果分別發(fā)表在《國際生物大分子》和《工業(yè)作物和產(chǎn)品》上。新技術(shù)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(chǔ)開發(fā)出一種綠色高效電磁屏薄膜。

近日,西北農(nóng)林科技大學朱銘強研究員團隊在杜仲膠功能材料開發(fā)研究上取得新突破,為我國高端橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來福音,相關(guān)成果分別發(fā)表在《國際生物大分子》和《工業(yè)作物和產(chǎn)品》上。新技術(shù)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(chǔ)開發(fā)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(fā)前景的優(yōu)質(zhì)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(lǐng)域的應用前景日益凸顯,國民經(jīng)濟和國防軍工尤其已對杜仲膠在產(chǎn)量、品質(zhì)、性能等方面提出迫切需求。

針對杜仲膠傳統(tǒng)提取存在的成本高、效率低、純度差、溶劑污染環(huán)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(zhì)纖維素的全組分成分分析方法,系統(tǒng)分析了杜仲葉、皮、種子中杜仲膠及木質(zhì)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(fā)現(xiàn),低共熔溶劑可有效解離籽殼細胞壁木質(zhì)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(tǒng)提取方法相比,新方法杜仲膠提取效率大幅提升,杜仲膠產(chǎn)率、純度分別達到91.0%99.0%以上。同時,處理過程中可獲得納米木質(zhì)素、可發(fā)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(jié)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的共混硫化工藝。研究發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)橡膠產(chǎn)品相比,該共混硫化工藝所得混煉膠具有更優(yōu)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(yōu)異性能,團隊結(jié)合自創(chuàng)固化技術(shù)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(fā)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(shù)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(xié)同磁損耗的電磁干擾屏蔽機制。

以上研究結(jié)果,為杜仲膠清潔高效規(guī)模化提取分離提供了技術(shù)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(shè)備等新型應用場合開發(fā)多功能電磁干擾屏蔽產(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

作者:靳軍 農(nóng)民日報·中國農(nóng)網(wǎng)記者 胡明寶

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