Page 64 - 《橡塑技术与装备》2024年10期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
反应，借助该分子链断裂来消耗体系能量进而实现橡 众所周知天然橡胶的主要成分为异戊橡胶，双碳
胶增强，如图 4 所示。 背景下绿色环保、可持续发展理念深入人心，世界各
国很早开始研究如何从可再生资源中制备出异戊二烯
等。典型的是世界多家知名生物企业与知名轮胎企业
合作组建创新联合体，联合开发可再生生物基弹性体
如阿米瑞斯的技术实现生物基糖类转化成异戊二烯并
达到商业化规模生产 [28] 。OA ABDELRAHMAN 等 [29]
研发出利用葡萄糖发酵得到衣康酸，然后依次经过催
图 4 拉伸过程中碳纳米颗粒与二酸交联的环氧化天然橡 化氢化、催化脱氢 - 脱环反应成功获取生物基异戊二
胶交联网络演变示意图
烯。采用生物技术对发酵微生物着手，开发出具有异
4.2 生物基弹性体的创新应用 戊二烯合成酶、异戊烯基二磷酸酯异构酶和甲羟戊酸
双碳背景下，全球面临生产生活中能源消耗引发 途径的异源表达的大肠杆菌细胞，可直接采用葡萄糖
温室气体持续增长与提倡节能减排相矛盾的场景，面 发酵得到异戊二烯，最后依靠传统聚合工艺获得生物
对日益增长的国防民生需求，传统石化资源因不可再 基异戊橡胶。
生而显得力不从心。而生物质能属于可再生能源，理 生物基顺丁橡胶制备关键为生物基丁二烯，成为
论上因形成二氧化碳循环零排放，被认为是唯一能被 近年来研究焦点之一。Trinseo 公司与 ETB Global 公
存储的太阳能 [27] ，可作石化资源的重要替代能源。在 司合作研发出利用乙醇制备高纯度生物基丁二烯技术
中国，橡胶资源严重短缺，依赖于进口，橡胶制品中 [30] 。为改善丁二烯制备中高能耗、选择性差等问题，
轮胎所需橡胶约占 80% 左右，大大限制中国轮胎行业 ETB Global 公司以多功能非均相催化剂转化乙醇为基
发展。以太阳能为源头，开发出不依赖传统石化资源 础，研发出一步法丁二烯生产工艺，实现全流程单一
的新一代生物基弹性体可有效缓解中国橡胶资源短缺 催化剂，实现稳定性与选择性提升，能耗大大降低，
问题。现今生物基弹性体的创新应用从两种思路开展： 原料转化率得到较大提升。
（1）利用生物基单体（如乙烯、异戊二烯、衣康酸） 传统采用乙烯、丙烯与非共轭二烯烃合成三元乙
通过传统的合成工艺制备生物基三元乙丙橡胶、异戊 丙橡胶。阿朗新科实现以甘蔗为原料，依次通过蔗糖 -
橡胶、衣康酸酯弹性体等生物基合成弹性体。 乙醇 - 乙烯，利用乙烯与 2- 丁烯变构转化为生物基
（2）提取植物体自然生成的弹性体如天然橡胶、 丙烯，最后聚合成三元乙丙橡胶 [31] 。目前拥有 6 款不
杜仲胶、蒲公英橡胶等。 同牌号生物基三元乙丙橡胶，主要被应用于门窗密封
4.2.1 生物基合成弹性体 材料、汽车零部件、人造草皮等领域。
传统合成橡胶严重依赖于石化资源，与双碳战略 传统采用多元醇和多元酸缩聚得到聚酯。常从如
及可持续发展方向不符。故急需开发出符合双碳战略 纤维素、淀粉和植物油等生物资源中获取生物基聚酯
且可持续再生的生物基弹性体并实现应用对于人类发 弹性体单体 [32] 。华南理工大学采用亲核试剂 1,8-二
展具有重要意义。基于生物发酵技术的快速发展，借 氮杂二环十一碳 -7- 烯（DBU）与反硫化的硫聚合
助于生物质资源（如生物基乙烯、丁二烯和异戊二烯 物（SP）进行交联反应制备生物基热固性聚酯弹性体，
等）制备生物基高分子材料成为可能。生物基合成弹 其具备硬度高及可重复再加工特点。北京化工大学通
性体以借助生物基单体合成，现今生物基弹性体包括 过科技成果鉴定的《生物基可降解聚酯橡胶及其制备
生物基异戊橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、聚酯弹 技术》中获得橡胶符合低碳、环保、可持续发展理念，
性体等。 国际领先，在特定领域得到应用 [33] 。
Research progress in tire innovation and application
under the background of dual carbon strategy
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Tang Fan ，Nie Weiyun 2
·16· 第 50 卷 第 10 期
