天然橡胶替代资源开发现状及前景分析

李业海?张琪昕?魏孔亮 刘俊良 崔志富

摘要：对较具代表性的银菊、杜仲及蒲公英橡胶草的开发历程及现状进行阐述，指出天然橡胶替代资源开发存在的困难，分析该领域的前景并提出发展对策。

关键词：天然橡胶;替代资源;开发现状;前景分析;对策

天然橡胶是重要的战略资源，广泛应用于工业、国防、交通、民生、医药、卫生等领域，直接关系到一个国家的经济发展、政治稳定和国家安全。其中，30%自给率是国际公认一个国家橡胶产业最基本的安全保障线，但由于中国当前橡胶工业快速发展，导致国内耗胶量不断上升，从1998年开始自给率不断降低，在2005年首次跌破安全线时的28%，直线下跌到2014年的19%[1]。而在天然橡胶产量方面，由于传统的巴西三叶橡胶树单株产量提升空间已经十分有限，加上投机炒作常常令天然橡胶价格上下波动;另外，合成橡胶价格随直接挂钩的国际油价不断变化;从控制资源角度及稳定价格角度来说，寻求其他资源替代天然橡胶，仍然是未来全球橡胶业可持续发展的一个重要课题。长期以来，为打破地域束缚桎梏，不少非植胶区国家及需求量大的地区很早就展开了天然橡胶替代资源的开发研究，从近2000多种含胶植物中挑选出较具代表性的银菊、杜仲及蒲公英橡胶草，在其种植抚管模式、胶乳提炼技术和综合开发应用等方面取得了一定研究进展，此举对开发生物基橡胶，实现天然橡胶多元化发展具有积极意义。

1  天然橡胶替代资源开发现状

1.1  银菊橡胶

1.1.1  基本概况

银菊橡胶存在于一种多年生灌木植物银菊，主产区位于前苏联、中美洲墨西哥等地，后经人工栽培种，2～4年后即可收其茎和根，经机械粉碎、化学溶剂抽提胶乳制得。

1.1.2  发展历程

墨西哥印第安人在1852年发现可从银胶菊中提取橡胶物质，并在1876年展出了样品，而1904年创立的国际橡胶公司是银菊胶最早的生产单位;二十世纪的二十年代，美国和苏联在其属地内推广种植，其中第二次世界大战期间美国制订了橡胶应急计划，银菊橡胶得到大力发展，但之后因为马来西亚地区三叶胶增产等原因，银菊胶的生产进入快速衰退期[2]。

1.1.3  开发现状

许多国家看好银菊橡胶是最好的替代资源。主要因为银菊橡胶成分里没有蛋白质，属于替代非致敏天然橡胶的最优选择 [3]。2000年开始，开发无过敏性反应的天然胶乳被列入美国农业研究机构项目发展计划[4]。日本普利司通公司为实现轮胎原料100%可持续化，对以银菊为代表的各种生物材料进行研发 [5]。2010年初，银菊胶和蒲公英替代三叶天然胶的研究被列入“欧盟第七框架计划”[6]。近年来，银胶菊综合开发也取得很大进展。银胶菊的树脂提取用于粘合剂和制造涂料后，用剩余不含树脂的部分提取橡胶，提胶后的余渣可用来生产建筑材料、复合板及用作肥料等[6];而树脂和胶乳分离后，可以从树脂中回收脂肪酸、萜类化合物等，胶渣可转化为生物能源，经发酵可转化为乙醇，经裂解可制成生物燃料，经汽化可生成合成气，燃烧用于发电，等等[7]。

1.2  杜仲橡胶

1.2.1  基本概况

杜仲是优质胶源树种，其橡胶存在于杜仲树的叶、皮、根中。中国拥有全球95%以上的杜仲资源，秦岭山中的略阳县是我国最大的杜仲基地，共有3.87万hm2，1.3亿株优质杜仲资源。杜仲胶和产于三叶橡胶树的天然橡胶，化学成份相同，但分子结构不同，杜仲胶为反式聚异戊二烯，天然橡胶为顺式聚异戊二烯[8]。

1.2.2  发展历程

上世纪五十年代初，我国组织专家在青岛二厂开展杜仲代替天然橡胶研究，直到1981年，中国科学院化学所首次将合成杜仲胶制成弹性体，随后制造出了以杜仲胶和顺丁胶混合的摩托车外胎;1996年，国家在北京顺义建设了一个精胶示范厂，在遵义、略阳等地建设了粗胶示范厂; 2010年年底，杜仲产业促进工作委员会在中国橡胶工业协会的支持下成立[9]，;该促进会于2011年成立我国第一个杜仲产业战略联盟组织，推动我国杜仲橡胶产业化进程。同年4月，国家发改委将“杜仲种植生产”和“新型天然橡胶的开发和应用”列入产业结构调整目录（2011本）的鼓励类目录中。

1.2.3  开发现状

在资源培育方面，目前有6个高产胶杜仲良种被中国林业科学研究院牵头选育，采用果园化栽培技术，杜仲产果量比传统栽培模式提高40倍，产胶量达400kg/hm2[10];在加工应用方面，杜仲胶拥有优异的耐磨性以及耐疲劳性，是具备较大发展潜力的天然橡胶替代资源;在产业化研究方面，具有完整自主知识产权的杜仲材料科学产权体系已经形成，该体系在中国具备了产业化的基本条件并领先于全世界。

目前，热塑性杜仲胶应用已十分广泛，主要用于生产骨科外固定材料、假肢套以及运动护具、医疗保健品等，具有卫生、轻便、透X光，操作简便、物美价廉等优点，比进口的其他高分子代石膏材料更受欢迎。利用聚乙烯与杜仲胶有很好的共混相容性，加工成薄膜可与金属很好粘合，并且具有很好的透雷达波性能，进行合成孔隙雷达波导天线密封用的透雷达波材料研究，可促进军工的发展[11]。

1.3  蒲公英橡胶

1.3.1  基本概况

蒲公英橡胶由草本植物青胶蒲公英的胶乳制得，该橡胶草性耐寒，原产前苏联，生胶集中于根部皮中的乳汁内，约占8%～10%。工业用生胶，一般含橡胶烃80%～86%、树脂10%～11%，其硫化胶的物理化学性质近于烟片胶，但耐热性和定伸强度很低[12]。

1.3.2  发展历程

受地域限制，天然橡胶研究计划在很多非植胶区国家相继提出，比如美国“卓越计划”、欧盟“珍珠计划”等;2012年，日本通过自主研发提胶技术，成功地将哈萨克斯坦等地原产的蒲公英根部的天然橡胶提取出来用于制作轮胎 [13]。同年，中国开始进入蒲公英橡胶研究领域标志是北京化工大学与山东玲珑轮胎签署了开发蒲公英橡胶的合作协议[14]，2015年，在双方主导下成立了“蒲公英橡胶产业技术创新戰略联盟”，我国进入蒲公英橡胶产业商业化快车道。