[正版]天然橡胶及生物基弹性体 天然高分子基新材料 高分子化学材料生物医药食品 专业科普书籍 天然橡胶领域专著

第1章 绪论 001 
1.1 引言 002 
1.2 发展历史 002 
1.2.1 世界天然橡胶的发展历史 002 
1.2.2 我国天然橡胶的发展历史 026 
1.2.3 天然橡胶大分子结构与性能的认知历程 031 
1.3 天然橡胶与生物基合成弹性体的分类 036 
参考文献 039 
第2章 三叶橡胶的栽培与制备 041 
2.1 概述 042 
2.1.1 三叶橡胶树的生物学特性 042 
2.1.2 种植面积 043 
2.1.3 产胶量 044 
2.1.4 耗胶量 045 
2.2 三叶橡胶树的栽培与种植 046 
2.2.1 生长环境要求 046 
2.2.2 选种 048 
2.2.3 育种 049 
2.2.4 种植园的建设与日常管理 050 
2.2.5 病虫害及自然灾害的防治 051 
2.2.6 我国成功种植三叶橡胶树 055 
2.3 三叶橡胶采集与胶乳的保存 056 
2.3.1 三叶橡胶的采集 056 
2.3.2 新鲜胶乳的保存 057 
2.4 三叶橡胶的制备方法 064 
2.4.1 浓缩天然胶乳的制备 064 
2.4.2 标准橡胶（颗粒胶）的制备 067 
2.4.3 烟胶片和风干胶片 088 
2.4.4 绉胶片 092 
2.5 商业三叶橡胶的种类与分级 096 
2.5.1 产品种类和名称 096 
2.5.2 标准橡胶 097 
2.5.3 天然橡胶烟片胶和绉片胶分级 105 
2.5.4 脱蛋白天然橡胶 109 
2.5.5 黏度稳定天然橡胶 113 
2.5.6 易操作天然橡胶 113 
2.5.7 充油天然橡胶 114 
参考文献 115 
第3章 三叶橡胶的生物合成、结构及分子量 119 
3.1 三叶橡胶的生物合成 120 
3.1.1 三叶橡胶树皮结构 120 
3.1.2 三叶橡胶树乳管组织 120 
3.1.3 三叶橡胶树乳管细胞质及天然胶乳 123 
3.1.4 三叶橡胶粒子的结构 127 
3.1.5 三叶橡胶的生物合成 132 
3.2 三叶橡胶的分子结构 139 
3.2.1 三叶橡胶引发端基（ω-端基）的结构分析 139 
3.2.2 三叶橡胶终止端基（a-端基）的结构分析 143 
3.2.3 三叶橡胶的超分子结构—支化和凝胶 146 
3.2.4 三叶橡胶的存储硬化现象及机理 148 
3.3 三叶橡胶的分子量及分子量分布 151 
3.3.1 三叶橡胶超分子结构的分子量及分子量分布规律 151 
3.3.2 三叶橡胶分子量及分子量分布与品系的关系 152 
3.3.3 三叶橡胶线型分子结构的分子量及分子量分布 153 
参考文献 156 
第4章 三叶橡胶的结晶及理化性质 159 
4.1 三叶橡胶的结晶 160 
4.1.1 天然橡胶的低温结晶 160 
4.1.2 天然橡胶的应变诱导结晶 172 
4.2 三叶橡胶的性能概述 194 
4.2.1 一般物理学参数 194 
4.2.2 玻璃化转变 195 
4.2.3 弹性 196 
4.2.4 动态力学性能 200 
4.2.5 溶胀性能 203 
4.2.6 耐化学腐蚀性介质性能 204 
4.2.7 电学性能 205 
4.2.8 气密性 207 
4.2.9 吸水性 208 
4.2.10 耐疲劳性能 210 
4.2.11 耐磨耗性能 215 
4.2.12 撕裂强度 217 
4.2.13 黏合性能 219 
参考文献 221 
第5章 三叶橡胶的物理、化学改性及应用 225 
5.1 物理改性 226 
5.1.1 填料共混改性 226 
5.1.2 聚合物共混改性 247 
5.2 化学改性 263 
5.2.1 硫化 263 
5.2.2 天然橡胶的卤化改性 280 
5.2.3 天然橡胶的氢卤化改性 284 
5.2.4 天然橡胶的环氧化改性 285 
5.2.5 天然橡胶氢化改性 291 
5.2.6 低分子量天然橡胶的制备 295 
5.2.7 天然橡胶的异构化 298 
5.2.8 天然橡胶的接枝改性 299 
5.2.9 天然橡胶的环化改性 302 
5.2.10 天然橡胶的老化降解及防护 303 
5.3 三叶橡胶的应用 311 
5.3.1 固体三叶橡胶应用 312 
5.3.2 天然胶乳的应用 324 
参考文献 334 
第6章 银菊橡胶 339 
6.1 概述 340 
6.1.1 银胶菊属性 340 
6.1.2 地理分布 341 
6.1.3 驯化与开发利用 342 
6.1.4 我国对于银胶菊的引种 347 
6.2 银胶菊的栽培与种植 348 
6.2.1 生长环境要求 348 
6.2.2 选种 349 
6.2.3 育种 350 
6.2.4 种植园的建设与日常管理 351 
6.2.5 病虫害及自然灾害的防治 353 
6.2.6 含胶量及产胶量 354 
6.3 银菊胶的生物合成 355 
6.3.1 银胶菊的含胶组织 355 
6.3.2 合成路线 356 
6.3.3 银胶菊大分子结构分析 357 
6.3.4 分子量和分子量分布 358 
6.3.5 银菊胶生物合成的累积规律 360 
6.4 银菊胶的制备方法 361 
6.4.1 溶剂法提胶工艺 362 
6.4.2 AQUEX提胶工艺 363 
6.5 副产物及生物质精炼 364 
6.6 银菊胶的性能 367 
6.6.1 生胶性能 367 
6.6.2 硫化胶的性能 368 
6.6.3 结晶性能 369 
6.6.4 抗过敏特性 371 
6.7 银菊橡胶的应用 373 
参考文献 375 
第7章 蒲公英橡胶 377 
7.1 概述 378 
7.1.1 橡胶草的属性 379 
7.1.2 橡胶草的地理分布 381 
7.1.3 橡胶草的种植面积 382 
7.1.4 产胶量 382 
7.2 橡胶草的栽培与种植 383 
7.2.1 生长环境要求 383 
7.2.2 选种 385 
7.2.3 育种 385 
7.2.4 种植园的建设与日常管理 386 
7.2.5 病虫害及自然灾害的防治 387 
7.3 蒲公英橡胶的生物合成 388 
7.3.1 合成途径 388 
7.3.2 分子量与分子结构 389 
7.3.3 蒲公英含胶组织及其胶乳成分 391 
7.4 制备方法 393 
7.4.1 溶剂法 393 
7.4.2 湿磨法 393 
7.4.3 干磨法 394 
7.5 副产物及生物质精炼 395 
7.5.1 蒲公英菊糖 396 
7.5.2 蒲公英生物乙醇 396 
7.6 蒲公英橡胶的性能 397 
7.6.1 物理机械性能 397 
7.6.2 硫化性能 398 
7.7 蒲公英橡胶的应用 399 
参考文献 400 
第8章 杜仲橡胶 401 
8.1 杜仲概述 402 
8.1.1 杜仲属性 402 
8.1.2 杜仲历史演化与地理分布 402 
8.1.3 杜仲的药用特性 403 
8.1.4 杜仲的引种与开发 404 
8.1.5 杜仲胶 406 
8.2 杜仲的栽培与种植 407 
8.2.1 杜仲生长发育特点 407 
8.2.2 杜仲生长的环境适应性 408 
8.2.3 杜仲的生长习性 408 
8.2.4 杜仲林的栽培模式 408 
8.2.5 病虫害的防治 411 
8.3 杜仲胶的生物合成 411 
8.3.1 杜仲含胶细胞的形态及其分布 411 
8.3.2 杜仲胶的生物合成路线 412 
8.3.3 杜仲胶形成累积规律 415 
8.3.4 杜仲胶分子量及分子量分布 416 
8.4 杜仲胶的制备方法 416 
8.4.1 碱煮法 417 
8.4.2 溶剂法 417 
8.4.3 生物发酵法 417 
8.4.4 杜仲胶综合制备工艺 418 
8.5 杜仲胶的物理性能 420 
8.5.1 基本物理性能 420 
8.5.2 玻璃化转变 424 
8.5.3 杜仲胶的结晶性能 425 
8.6 杜仲胶的化学改性 433 
8.6.1 杜仲胶的异构化 433 
8.6.2 杜仲胶的硫化 434 
8.7 杜仲胶的应用 435 
8.7.1 杜仲胶硫化三状态的静态力学性能 436 
8.7.2 杜仲胶的动态力学性能 438 
8.7.3 杜仲胶弹性体的制备 441 
8.7.4 杜仲胶的产业化发展方向 445 
参考文献 446 
第9章 其他天然橡胶 449 
9.1 桉叶藤橡胶 450 
9.2 秋麒麟草橡胶 451 
9.3 木薯橡胶 452 
9.4 向日葵橡胶 454 
9.5 印度榕橡胶 455 
9.6 美洲橡胶 456 
9.7 绢丝橡胶 459 
9.8 科齐藤橡胶 460 
9.9 莴苣橡胶 461 
9.10 古塔波胶 462 
9.11 巴拉塔胶 465 
9.12 桃叶卫矛胶 466 
9.13 Chicle胶 467 
参考文献 469 
第10章 生物基合成弹性体 471 
10.1 引言 472 
10.2 合成生物基弹性体用生物质化学品简介 473 
10.3 生物基医用弹性体 488 
10.3.1 热交联生物基医用弹性体 488 
10.3.2 光交联生物基医用弹性体 497 
10.3.3 热塑性生物基医用弹性体 498 
10.4 生物基工程弹性体 499 
10.4.1 聚酯生物基工程弹性体 500 
10.4.2 衣康酸生物基工程弹性体 513 
10.4.3 大豆油生物基工程弹性体 523 
10.4.4 生物基单体合成的传统工程弹性体 528 
10.4.5 其他生物基工程弹性体 531 
10.5 总结与展望 532 
参考文献 532

生物经济是建立在生物资源可持续利用和生物技术基础之上，而不完全依赖于化石资源的一种新经济形态。它的创建正在挑战并推动着传统工业、农业、林业等产业的发展，引起了工业界、学术界和政府的高度关注和协力应对，以形成新的资源配置和利用。在材料科学领域，基于“可持续发展”和“环境保护”两方面的考虑，利用可再生的生物质创造新材料同样面临着重要的发展机遇。显然，这是由于化石资源的日益枯竭及其产品对环境造成不同程度的污染所致。 
在可再生的生物质中，天然高分子占据非常重要的地位。天然高分子是一类来源于自然界广泛存在的动物、植物以及微生物中的大分子有机物质，主要包括多糖（如纤维素、甲壳素/壳聚糖、淀粉、透明质酸等）、蛋白质（植物蛋白如大豆蛋白，动物蛋白如蚕丝、各类酶等）以及木质素、天然橡胶、天然聚酯等。它们是自然界赋予人类最重要的物质资源和宝贵财富。天然高分子，可以被直接利用及通过化学或物理方法构建成新的功能材料，也可以制备成各种化工原料、生化品、低聚物及生物柴油等。广义的天然高分子还包括天然高分子衍生物以及用天然有机物质作为原料通过生物合成、化学合成或复合而形成的各种高分子材料（如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、生物基弹性体等）。天然高分子材料废弃后很容易被土壤中的微生物降解和无害化处理，是典型的环境友好材料。 
当前，化学科学发展的趋势之一是致力于解决人类社会中的环境问题并促进世界的可持续发展。近年来，科学界和工业界正在积极关注建立环境友好的技术和方法及基于天然高分子的“绿色”产品和材料的研究与开发。很多全球性大公司对于生物质材料、生物燃料及相关的加工技术都制订了高瞻远瞩的发展计划，尤其瞄准天然高分子基新材料在生物医药、纺织、包装、运输、建筑、日用品，乃至光电子器件等诸多领域的应用前景。美国能源部(DOE)预计，在2020年源于植物生产的基本化学结构材料将增加到10％，而在2050年将达到50％。可见，天然高分子基新材料领域的研究及应用正在蓬勃展开，它们必然带动农业、绿色化学、生物医学、可生物降解材料以及纳米技术、生物技术、分子组装等多学科的发展，终将对人类的生存与健康和世界经济发展起不可估量的作用。 
顺应于天然高分子科学与技术的发展，迫切需要该领域的科技工作者对这些生物质大分子及其改性材料的基本概念、基础理论、实验技术、应用前景以及学科的发展历史和最新研究成果有足够的了解和认识，因此亟须有套权威丛书来系统介绍它们。同时，为了培养一大批从事天然高分子材料科学与技术的科技人才，极力促进各相关知识领域及其应用产业链间资源与信息的整合，也急需一套全面、系统介绍天然高分子材料与应用的专著供大家参考。为此，我受化学工业出版社邀请，专门组织我国长期从事天然高分子研究的老、中、青年专家、教授共同编写了《天然高分子基新材料》丛书（共10册）。该丛书包括《纤维素科学与材料》、《蚕丝、蜘蛛丝及其丝蛋白》、《甲壳素/壳聚糖材料及应用》、《木质素化学及改性材料》、《大豆蛋白质科学与材料》、《淀粉基新材料》、《多糖及其改性材料》、《天然橡胶及生物基弹性体》、《聚乳酸》和《微生物聚羟基脂肪酸酯》。我国可利用的生物质资源极其丰富，相关研究和产业化也取得了长足发展。尤其近几年，我国在纤维素低温溶解、天然高分子纺丝、丝蛋白和多糖结构功能解析、生物塑料和生物基弹性体等方面取得了一系列国际瞩目的研究成果。本套书以高质量、科学性、准确性、系统性和实用性为目标，图文并茂、深入浅出地表述，具有科普性强，内容新颖、丰富的特点；不仅全面介绍了许多重要天然高分子材料的基本概念、基础理论、实验技术以及最新研究进展和发展趋势，也反映了所有编著者在各自领域的研究成果和经验积累，涵盖了天然高分子基新材料基础研究和应用的诸多方面，便于读者拓展思路、开阔眼界。 
历经近两年时间，这套《天然高分子基新材料》丛书即将问世。在此，我衷心地感谢杜予民教授（武汉大学）、邵正中教授（复旦大学）、陈国强教授（清华大学）、张立群教授（北京化工大学）、王玉忠教授（四川大学）、张洪斌教授（上海交通大学）、
任杰教授（同济大学）、陈云教授（武汉大学）、黄进教授（武汉理工大学）、蔡杰教授（武汉大学）等积极热心地参加并负责完成了书稿。同时，他们的很多研究生也参与了这项工作，并在文献查阅和翻译外文资料以及编写、制图等方面付出了艰辛的劳动。尤其，一些国内外知名专家如江明院士（复旦大学）、Gregory F Payne教授（美国马里兰大学）、张厚民教授（Hou-min Chang，美国北卡罗来纳州立大学）、谢富弘教授（Fu-hung Hsieh，美国密苏里大学哥伦比亚分校）、王彦峰教授（武汉大学中南医院）和杨光教授（华中科技大学）等热情地为这套书提出了一些宝贵的意见，在此一并表示感谢。最后，也感谢化学工业出版社为这套书的出版所做的一切努力。 
资源、健康、环境与发展是人类关心的根本问题。我们期待本套书的出版对天然高分子基材料的创新和技术进步及国民经济的发展有积极的促进作用，进而有效地提升我国天然高分子研究的国际地位，推动整个学科的全新发展。我衷心地希望更多的教师、研究生、工程师、生物学家及高分子学家能参与到天然高分子基新材料的研究、开发及应用行列，共同推进人类社会的可持续发展，共建我们美丽的家园。 
 
中科院院士 
武汉大学教授 
2014年2月28日