从田间废弃物到高性能材料——看玉米芯如何“变身”橡胶

　　您知道吗？玉米芯、农作物秸秆也能制成橡胶，加工成轮胎、手套等橡胶制品。这一看似颠覆认知的产业变革，正在生物基橡胶行业加速落地。在近日召开的中国合成橡胶工业协会生物基弹性体分会成立大会暨产业发展大会上，与会专家展示了一条完整的高性能生物基衣康酸酯橡胶产业链条。

　　绿色低碳催生新赛道

　　当前，全球碳排放屡创新高，各行业低碳转型势在必行。在合成橡胶行业，1吨合成橡胶从原油制备成橡胶、经过加工生产出轮胎或其他橡胶制品、最终生命终止合计排放10.2吨二氧化碳，国内每年由合成橡胶导致的全生命周期碳排放超过五千万吨，碳减排压力巨大。

　　除自身的碳减排压力外，产业链的下游也有强烈的“绿色”需求。北京化工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师王润国指出，新能源汽车对轮胎提出绿色化和高性能化的产品需求，为控制碳排放，米其林、固特异、倍耐力等国际轮胎巨头纷纷制定规划，计划未来逐步摆脱对于石油基原材料的依赖。

　　发展生物基橡胶材料正是应对环境与资源挑战的战略选择，也是我国橡胶产业实现“弯道超车”、塑造新质生产力的重要机遇。中国工程院院士、西安交通大学校长张立群团队联合北京化工大学、山东京博中聚新材料有限公司聚焦生物基橡胶，以玉米芯、秸秆等非粮生物质为原料，通过低温乳液聚合研制出衣康酸酯橡胶，是国际首创的生物基合成橡胶品种。该项目成果经中国石油和化学工业联合会鉴定，整体达到国际领先水平。

　　该胶种兼具低碳环保和自主创新双重优势。王润国介绍，每生产1吨生物基衣康酸酯橡胶，可实现减排二氧化碳1.44吨，低碳优势突出；而且生物基衣康酸酯橡胶采用玉米芯、稻壳、秸秆等田间废弃物，不与人争粮、不与粮争地；此胶种还是我国拥有完全自主知识产权的胶种，打破了我国缺乏原创橡胶品种的困局。

　　多系列产品矩阵成型

　　目前，衣康酸酯橡胶已实现多牌号、多类型的规模化生产。

　　山东京博中聚新材料有限公司技术市场总监孟夏介绍，该胶种产品结构丰富，可根据不同领域应用需求灵活调控酯基、共聚及第三单体种类与配比，形成不同分子结构与组成，布局Bio-IBR 6401、Bio-IBR 6600、Bio-IBR 6610和Bio-IBR 7410四款固体橡胶牌号和Bio-IBRL 4617一款胶乳牌号，为不同领域的客户群体提供定制产品。

　　基于衣康酸酯橡胶基体，研发团队通过改性得到多种高性能复合材料，进一步拓宽产品矩阵。王润国指出，将衣康酸酯侧基由丁酯变为甲酯，形成短侧基生物基衣康酸酯橡胶复合材料，其力学性能、耐磨性、阻尼性能、耐油性和耐老化性显著改善，综合性能可与传统丁腈橡胶相当；结合官能化技术，优化分子设计与链结构，有效阻止白炭黑的团聚，环氧官能化生物基衣康酸酯橡胶的动态力学性能有明显提升；而引入羟基官能团则显著增强了橡胶基体与白炭黑的界面作用，羟基官能化生物基衣康酸酯橡胶的滚动阻力降低了39.3%，抗湿滑性能提升了5.0%；团队引入异戊二烯及萜烯，构建“生物基集成橡胶”分子结构，实现了抗湿滑性与滚动阻力的协同优化；此外，还有吡啶官能化生物基衣康酸酯橡胶、羧基官能化生物基衣康酸酯橡胶、酰肼功能化衣康酸酯橡胶等多种复合材料，改善其性能以适用多个应用场景。

　　生物基衣康酸酯橡胶的产业化进程也在加速进行。2021年，山东京博中聚建成国内首条千吨级生物基衣康酸酯橡胶生产线。2024年11月，京博中聚10000吨/年生物基橡胶产线获批建设，目前正在加速建设中。

　　多元化应用版图拓宽

　　随着衣康酸酯橡胶产业化进程的加快，其应用场景持续拓宽，在轮胎、空气弹簧、传动带、鞋材、橡胶手套等应用场景中的渗透率稳步提升。

　　轮胎是橡胶应用的主要市场。山东玲珑轮胎（601966）股份有限公司配方部主任李彦果介绍，玲珑轮胎运用衣康酸酯橡胶，成功研发可持续组分含量≥79%的绿色轮胎，产品湿滑、滚阻等性能达到“双A”级顶级标准，为全球首批“双A”级生物基子午线轮胎，现已完成批量生产。

　　衣康酸酯橡胶不仅适配大轮胎，还有小手套。北京瑞京乳胶制品有限公司中级工程师马东利表示，每年数以千亿计的废弃防护手套多由传统塑料制成，难降解且污染环境，已成为巨大的环境负担。公司运用该胶种，结合成熟、标准化的手套浸渍生产工艺，生产出含20%生物基的具有极低致敏性、高弹性、耐化学腐蚀、无有害增塑剂的生物基衣康酸酯GRC橡胶手套，可用于手术、重症监护、介入治疗等高标准医疗领域和半导体、精密电子、新能源电池制造等高端工业领域。

　　“鞋靴行业是推广生物基橡胶阻力最小的突破口。”杭州鲲鹏橡塑制品有限公司总经理王洲认为，全胶鞋靴含胶率只有50%~65%，橡胶原料成本仅占总成本10%~20%，对价格敏感度远低于轮胎行业，且鞋靴用胶量小，可视为衣康酸酯橡胶产业化的最优赛道。其公司探索了衣康酸酯橡胶发泡技术，优化胶鞋轻量化、舒适性与耐用性能，逐渐拓展产品品类，从普通雨靴到特种安全胶靴、防化品胶靴、消防靴、生物圈专用生态防护靴，打造全生物基可降解防护用品链条。