我國橡膠工業產值已超萬億元，連續多年位居世界**。橡膠材料及制品的高性能化、功能化和綠色化是當前世界橡膠工業的重大主題。有一位專家，在高性能橡膠納米復合材料、綠色橡膠材料和特種功能橡膠材料等領域取得了重要成果，為發展我國橡膠工業作出了突出貢獻。他就是北京化工大學材料科學與工程學院院長——張立群。

不僅能“研”而且能“產”

1986年9月，張立群考上了北京化工大學高分子系，就讀橡塑工程專業。從這一年開始，張立群與橡膠結緣，并在此后的12年里，一路成長為北京化工大學教授，繼而成為教育部長江學者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、國家973項目首席專家。

橡膠材料是三大高分子材料之一，由于其獨特的高彈性和黏彈性而被廣泛應用于國民經濟和國防軍工。橡膠制品易老化磨損、耐用性差，因此如何提高橡膠材料的耐用性和抗破壞性，一直是行業技術攻關的重點課題。

針對這些問題，張立群提出了橡膠材料納米增強必要性的觀點，并將其演化為解決橡膠低強度難題的重要原則，進而提出了納米強化的“逾滲”機理，包括臨界粒子間距、*佳交聯密度、*佳界面作用度等概念參數，并闡明納米增強橡膠的本質是大分子與納米顆粒共同構建的物理網絡在外力作用下產生的演變耗能及分子取向強化。這套機理為高性能納米復合材料的設計與制備提供了理論指導，并為國內外橡膠學者廣為接受。

此外，張立群在國際上還**提出了“納米彈簧”增強彈性體概念，自組裝超級彈性體概念等，還**建立了分子模擬研究和設計新型彈性體的方向，與同行合作制備了碳納米管橡膠復合材料抗靜電輪胎、石墨烯橡膠復合材料節能輪胎以及摩擦效應產電輪胎等。這些成果居于國際**水平，國際知名輪胎企業如美國固特異、法國米其林、中化倍耐力和日本普利司通等前來進行深度交流，并給予高度評價。

橡膠的黏度高，與納米顆粒的分散復合*為困難，混合能耗大。如何低成本、高效能地實現納米顆粒在橡膠中的分散與界面調控，是橡膠行業一個重大需求。針對這一問題，張立群帶領科研團隊，發明了納米顆粒水分散體—橡膠乳液共混共凝制備復合材料成套技術，實現了儲量豐富且廉價的天然黏土在橡膠中的納米剝離分散與界面調控，使橡膠與納米粒子混合分散的綜合能耗降低20%以上，使橡膠強度提高6～10倍，氣密性提高50%以上。

理論體系和實驗室的成功并沒有讓張立群和他的團隊滿足，他們的目標是要把科研成果真正用到工業生產中去，得到工業化的產品。張立群團隊分別與海南天然橡膠有限公司、云南天然橡膠有限公司和淄博東方化學有限公司合作，建成了黏土/天然橡膠納米復合材料生產線、納米二氧化硅/天然橡膠復合材料生產線、黏土/丁苯橡膠納米復合材料生產線，使橡膠產品在大型工程輪胎、高性能子午線輪胎、高性能輸送帶上得到應用。

針對無乳液形態的橡膠，基于深入的理論研究，張立群帶領團隊采用大型串聯式密煉機作為高黏體系的分散—固相界面反應裝備，開發了高反應效率的硅烷界面改性體系，突破了混合—反應體系難控溫、固相反應效率低和VOC排放高的技術瓶頸，并與合作企業共同實現了高量填充納米二氧化硅/溶聚丁苯橡膠復合材料的萬噸級工業化生產。

基于上述理論和技術成果，張立群帶領團隊成功開發了高性能輪胎胎面和氣密層等用納米復合材料，與合作企業共同制造出高耐磨、節油、安全的輪胎。僅玲瓏輪胎就實現銷售收入60億元、2016年歐美出口達5.76億美元，并實現了中國輪胎在大眾、通用等國際品牌汽車上的原配，使我國輪胎提前達到歐盟“輪胎標簽法”雙B級水平，進入世界前列。近期，他們又與企業成功開發出了滾動阻力達到A級的轎車子午線輪胎和載重子午線輪胎，該級別的輪胎國際上尚未規模化投放市場。為了迎合我國大飛機發展戰略，張立群教授又帶領全國相關力量，在國家自然基金委重大項目的支持下，進行相關基礎研究，支撐我國大飛機輪胎的自主開發。

迄今為止，張立群教授帶領團隊與國內外百余家橡膠材料與制品領域的企業進行了合作，僅校企聯合獎學金就建立了近30項，在國內高校名列前茅。由于張立群教授在橡膠材料科學與工程領域的突出貢獻，他獲得多項相關領域重要國際獎項-美國化學會橡膠分會Sparks-Thomas Award 獎，國際聚合物加工學會Morand Lambla Award獎，日本化工學會Asia Research Award獎，國際橡膠會議組織獎章IRCO Medal。

**綠色橡膠材料發展

目前，大部分橡膠材料在應用時必須進行交聯，這也使橡膠材料的回收再利用*為困難。作為世界**大橡膠制品生產國，我國的廢橡膠產生量也位居世界**。

TPV是一類易回收再利用的高附加值的綠色橡膠材料，但制備技術難度很高，被幾家國際大公司掌控。而很多國家在汽車零部件、建筑、電子等諸多領域正強制使用易回用的綠色橡膠材料，這也使我國橡膠產品的出口受到一定阻礙。

針對這一難題，張立群帶領團隊創制了分步高/低溫混合+助劑“定相”預分散—高溫動態全硫化(交聯)新工藝技術，同時開發了高黏橡膠體系動態交聯反應適用的特種硫化體系，設計定制了高混合、高剪切、高控溫能力的動態交聯反應器，解決了橡膠相動態交聯速率與微納尺度破碎速率的匹配難題，成功實現了低比例塑料相作為連續相、高比例橡膠相作為微納級分散相且高度交聯的理想微觀結構。與山東道恩集團聯手，建立了我國**家高性能萬噸級TPV生產企業，可生產三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠等系列TPV產品。這一自主技術的開發也使國產TPV在國內市場占有率達到近30%，國外產品因此降價50%以上，且國產密封用高流動品級TPV成為國際上性能*好的產品，醫用密封TPV成為國內**、國際第二個開發成功的產品。合作企業在A板成功上市。

“一般傳統的橡膠在回收再利用時，需要將交聯鍵打斷，才可以重新再加工。但傳統技術VOC排放很高，污染大，質量不穩定，已經被多部委聯合發文逐步取締。”張立群介紹，目前北化團隊已研發出新一代的多階螺桿連續動態脫硫技術，具有自動化連續化程度高、產品質量穩定和VOC排放很低的特點，已被多部委列為綠色先進技術推廣目錄。目前，該技術在全國6家企業推廣運用，也已出口到斯洛伐克。未來，這套技術將為我國每年400多萬噸再生橡膠的綠色化、連續化、智能化生產提供解決方案。

此外，張立群教授帶領團隊在國際上原創了生物基聚酯合成橡膠和衣康酸酯合成橡膠，目前正在進行千噸級工程化和應用開發，并**成立了中國蒲公英橡膠產業技術創新聯盟，大力推進我國蒲公英橡膠技術與產業的發展。這些研究均受到國家“十三五”重點研發計劃的支持。

創新發展國防特種橡膠材料

軍備水平的高低直接決定了我國國民的生活安穩水平，軍備物品的國產化也是衡量一個國家國防水平的重要標志。

除了在民用領域實現了一系列新產品的開發和工業化生產外，張立群同樣在國防橡膠材料領域也嘔心瀝血貢獻很多。他帶領團隊發明了高效選擇性加氫催化劑，突破了加氫工藝和催化劑回收技術瓶頸，建立了我國**的軍用耐油、耐老化氫化丁腈橡膠生產平臺，首次實現了該特種橡膠的自主保障供應。這種材料被應用于大運飛機首飛和后續裝機、水陸兩棲AG600飛機、直8系列飛機，使飛機上的特種膠管壽命大大延長，有效提高了各類戰機的技術水平，降低了維護成本。

復雜重載荷下關鍵橡膠制件壽命短，一直困擾著重要武器裝備的研發和使用。張立群帶領項目團隊，合成了具有超高抗切割、抗磨蝕以及低滾動阻力性能的新一代特種工程橡膠材料，創下了坦克負重輪膠胎臺架壽命的歷史*好水平，并已經裝車試用;合作團隊還開發了某直升機球面彈性軸承用低滯后高抗破壞橡膠材料，性能超過國外同類產品，提高了直升機綜合臺架壽命。

針對潛艇在南北“兩*”服役的戰技性能新要求，張立群和團隊還創制了氫鍵網絡型橡膠材料，大幅度提高了相關性能，已經可以批量生產。