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基本信息

項(xiàng)目名稱：
蒲公英橡膠的制備及物理性能研究
小類：
能源化工
簡介：
我國是世界第一大輪胎生產(chǎn)國和出口國，但不能稱為橡膠頭號強(qiáng)國，特別是在天然橡膠領(lǐng)域。我國橡膠樹只能在亞熱帶地區(qū)生長，但是蒲公英的適應(yīng)范圍廣，尤其是在北方及西部地區(qū)。用蒲公英乳液制備天然橡膠的相關(guān)研究處于初步或?qū)ν獗Ｃ茈A段。蒲公英橡膠的制備，為工業(yè)制備提供了一定的依據(jù)；物理性能的研究，證實(shí)蒲公英橡膠和天然橡膠性能相似，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值；提出了蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)面臨的問題，為進(jìn)一步的研究工作指明了方向。
詳細(xì)介紹：
隨著天然橡膠原料日漸吃緊，產(chǎn)品供不應(yīng)求。用蒲公英乳液制備天然橡膠受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，但相關(guān)研究均處于初步或?qū)ν獗Ｃ茈A段。本小組將蒲公英組織清洗后，切為5 cm的小段，放入組織破碎機(jī)中，同時(shí)加入正戊烷或者環(huán)己烷做溶劑，進(jìn)行蒲公英組織破碎。在機(jī)械破碎的同時(shí)，膠乳成分溶解在溶劑，共沸蒸餾萃取液，制備蒲公英橡膠風(fēng)干膠片。通過實(shí)驗(yàn)及整理文獻(xiàn)資料，主要得出以下兩點(diǎn)結(jié)論： （1）正戊烷萃取制得的橡膠產(chǎn)率只有橡膠樹橡膠的68 %，測得膠乳的平均pH值為7.0, 粘均分子量為488000，比橡膠樹橡膠平均700000為小。紅外分析結(jié)果顯示，蒲公英橡膠與橡膠樹橡膠的主要成分一樣，均為聚異戊二烯。差熱-熱失重分析顯示環(huán)己烷萃取制得的蒲公英橡膠的分解熱量為30.7mJ/kg。蒲公英橡膠中的蛋白質(zhì)等雜質(zhì)比橡膠樹橡膠的較多。 （2）綜合分析對比了蒲公英和橡膠樹的屬性，以及蒲公英橡膠和橡膠樹橡膠的各種化學(xué)性質(zhì)。蒲公英植株生長范圍比三葉橡膠樹大，是草本科，更具備基因改造，優(yōu)良品種選培的優(yōu)勢，而且適合我國種植，能改變橡膠樹種植格局，具有生態(tài)意義。 目前，蒲公英橡膠還沒有工業(yè)應(yīng)用的實(shí)例，但蒲公英橡膠的物理、化學(xué)性能都趨近于橡膠樹天然橡膠。天然橡膠能夠應(yīng)用的大部分行業(yè)，蒲公英橡膠經(jīng)改進(jìn)后能夠代替，有著良好的前景。 針對蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)化面臨的問題，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程，蒲公英橡膠的主要研究方向包括： (1) 蒲公英優(yōu)良品種的選擇與培育。 (2) 蒲公英種植過程中培養(yǎng)基的選擇，怎樣避免在采集過程中損傷細(xì)小根部造成乳液流失。 (3) 蒲公英自身會將乳液緩慢分泌，如何減少蒲公英植株自身向外分泌膠乳成分。 (4) 提高蒲公英的光合作用效率，改良蒲公英植株的根部以聚集更多的膠乳。 (5) 蒲公英組織中膠乳的提取。如果用萃取工藝，怎樣利用現(xiàn)有的天然橡膠成熟的工藝體系。 (6) 與生物技術(shù)，基因工程技術(shù)等邊緣學(xué)科的結(jié)合，開發(fā)新品種。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

我國是世界第一大輪胎生產(chǎn)國和出口國，但是源頭材料天然橡膠卻主要依賴于進(jìn)口。僅有適合橡膠樹生長的海南和云南地區(qū)大范圍開發(fā)橡膠園，破壞了我國僅有的小面積熱帶雨林，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境受到一定程度的破壞。為尋找可替代的天然橡膠產(chǎn)品，經(jīng)查閱資料，了解到民國年間國內(nèi)曾有人用蒲公英乳液制備天然橡膠，遂決定進(jìn)行嘗試并做初步研究。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

將蒲公英組織破碎，并選擇合適的溶劑萃取膠乳成分，然后采用共沸精餾的方法回收膠乳。充分運(yùn)用了有機(jī)化學(xué)知識、高分子化學(xué)知識和化工工業(yè)原理，方案設(shè)計(jì)有據(jù)可依。通過與普通橡膠的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，提出了蒲公英橡膠具有的產(chǎn)業(yè)化前景；根據(jù)實(shí)際采集及實(shí)驗(yàn)研究過程中遇到的問題提出了蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)化面臨的問題。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

蒲公英屬植物乳液制造橡膠成為西方發(fā)達(dá)國家尋找天然三葉橡膠樹的重要突破口。另一方面，有一種快速蔓延的真菌正在侵害著全球的橡膠樹。蒲公英橡膠得到了科學(xué)界前所未有的重視。如果蒲公英橡膠工業(yè)成熟，則世界天然橡膠工業(yè)的格局有望改變，天然橡膠的原料有可能有較大幅度的降價(jià)。一旦蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)成熟，能填補(bǔ)我國部分行業(yè)空白和技術(shù)空白，減少對外依存度，調(diào)整我國自身的產(chǎn)業(yè)布局。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用組織破碎機(jī)破碎蒲公英植株的根部組織，用正戊烷和環(huán)己烷分別萃取破碎物中膠乳成分，將萃取液與水共沸蒸餾，抽濾后得蒲公英橡膠；結(jié)果顯示，環(huán)己烷做萃取劑時(shí)，膠乳損失少，橡膠產(chǎn)率高。粘度法測得蒲公英橡膠的粘均分子量為4.88×105；紅外光譜法測試顯示，所得蒲公英橡膠與橡膠天然橡膠的結(jié)構(gòu)相似，主要成分為聚異戊二烯；且環(huán)己烷做萃取劑時(shí)所得橡膠純度較高；差熱-熱重分析法測得環(huán)己烷萃取制得的蒲公英天然橡膠的失重15%的溫度為271 ℃，此數(shù)值與天然橡膠的測試結(jié)果相接近。通過研究，提出了蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)面臨的問題及未來的研究方向。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] 吳勝英, 劉國道. 天然橡膠栽培及產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J]. 北京農(nóng)業(yè), 2008, (3):12-14. [2] 沈琦, 顧龔平, 吳國榮等. 蒲公英研究進(jìn)展[J]. 中國醫(yī)學(xué)生物技術(shù)應(yīng)用, 2004, (8): 6-11. [3] 虎谷博歲, 巖船盛一郎, 貴島研等. 由乳液制備的天然橡膠及含有該天然橡膠的組合物. 普利司通株式會社, 2003. [4] 陳海芳, 張華平, 陳旭國等. 天然橡膠分子量、分子量分布及其性能的研究[J]. 廣西熱帶農(nóng)業(yè), 2008, (3): 9-12. [5] 林愛京. 中泰天然橡膠貿(mào)易發(fā)展研究[D]. 對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué), 2007, 4. [6] 王麗梅. 粘度法測定藥用聚乙二醇分子量的不確定度評定. 化學(xué)工程師, 2010, (8): 18-20.

同類課題研究水平概述

我國早在剛開始規(guī)模應(yīng)用橡膠的民國時(shí)期，由于還沒有大規(guī)模引進(jìn)天然橡膠樹，我國科學(xué)家就探索用我國植物資源來制造天然橡膠。在民國年間和我國建國初期，孫憲武和胡先骕都曾研究和討論過用蒲公英制造橡膠的工藝和應(yīng)用前景，但由于后來在我國海南和云南后試種栽培成功巴西引進(jìn)天然橡膠樹，使得蒲公英橡膠的研究落入低谷。 在國外，尋找替代天然橡膠的合成高分子材料的過程一直就沒有間斷過。特別是在西方發(fā)達(dá)國家，由于天然橡膠的產(chǎn)地和產(chǎn)量限制，促使合成橡膠的誕生，進(jìn)一步推動了高分子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是隨著礦藏資源的不斷減少，合成橡膠產(chǎn)業(yè)也面臨困境。近年來，利用蒲公英屬植物乳液制造橡膠也成為西方發(fā)達(dá)國家尋找天然三葉橡膠樹的重要突破口。歐盟已經(jīng)在中亞的哈薩克斯坦等地投資開始規(guī)模種植蒲公英用以測試其產(chǎn)量，并有意用于工業(yè)生產(chǎn)。如果蒲公英橡膠工業(yè)成熟，則世界天然橡膠工業(yè)的格局有望改變，天然橡膠的原料有可能有較大幅度的降價(jià)。 綜上所述，蒲公英橡膠在世界范圍內(nèi)還處于萌芽階段，真正的蒲公英橡膠工業(yè)現(xiàn)在在世界范圍內(nèi)尚未建立起來，蒲公英橡膠的理論技術(shù)尚未成熟。
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