先看几张产胶植物的图片

杜仲

橡胶草

灰白银胶菊

橡胶树

    橡胶是指聚异戊二烯（Polyisoprene），长达几千甚至几十万个异戊二烯单元构成的聚合物。人们最早利用聚异戊二烯是来自植物，如巴西橡胶树（Para rubber tree）、印度榕、木薯橡胶（Ceara rubber）等，也就是天然橡胶。在19世纪，大英帝国皇家植物园(Royal garden, Kew）在全球搜寻产胶植物，并移植到它的殖民地进行种植，以便获取价格不菲的天然橡胶。天然橡胶在19世纪叫India rubber，因为产自东印度——印度的阿萨姆和中国的盈江交界处（印度榕），以及西印度——也就是亚马逊流域（三叶橡胶和木薯橡胶）。

聚异戊二烯（橡胶）

    最早引种到亚洲的是巴西橡胶树（Hevea brasiliensis，也叫三叶橡胶）和木薯橡胶（Manihot glaziovii）。1876年种植到锡兰（现斯里兰卡），木薯橡胶生长迅速，但不耐潮湿。巴西橡胶树则生长良好，后扩散到印度、马来西亚和印尼等地。特别是在马来西亚的霹雳河谷，橡胶树生长迅速，种子得以扩繁，很快就形成了规模化种植。这段历史也比较有趣，将来有空仔细写写。

    由于三叶橡胶的品质最优，在亚洲成功种植后，其他产胶植物的栽培基本被淘汰。进入20世纪后，美苏争霸，由于橡胶主要产自东南亚国家，作为重要的战略物资，均不在双方控制之下，美苏都积极寻找替代植物。美国发现墨西哥州所产的银胶菊可以生产性能相近的橡胶，而苏联则找到一种蒲公英——橡胶草。这两种植物的研究蓬勃发展，虽然产量较低，但都能部分替代三叶橡胶。冷战结束后，对天然橡胶的需求下降，加上人工合成聚异戊二烯技术的突破，银胶菊和橡胶草的研究失去支持，多数课题终止。

1980年5月，美国银胶菊研究小组

    杜仲，则是我国特有树种，其树皮含有橡胶。但由于是反式结构，在性能上有所差异。

    二十一世纪以来，随着人工成本和石油价格的上升，寻找替代产胶植物变得有利可图，银胶菊和蒲公英橡胶的研究又热闹起来。这三种橡胶性能上还是有些异同。

    首先从分子式看，三叶橡胶、银胶菊和橡胶草所产橡胶都是顺式聚异戊二烯，而杜仲胶是反式聚异戊二烯。所以目前前三者弹性及拉伸性能较好，可以制作轮胎。而杜仲胶是硬橡胶，主要用于制作高尔夫球，电缆等。

    从成分看，三叶橡胶含有蛋白质、脂肪酸等非胶组分，因而具有良好的拉伸结晶性能。而银胶菊和橡胶草则非胶组分较少，其生胶和硫化胶的拉伸结晶性能差，性能和合成胶类似。

蒲公英橡胶（TKS）、三叶橡胶（NR）和合成橡胶（IR）的生胶拉伸力学性能对比图。可以看出蒲公英橡胶与合成胶类似，与三叶橡胶差距较大（图自北京化工大学 刘源博硕士论文，2016）

蒲公英橡胶（TKS）、三叶橡胶（NR）和合成橡胶（IR）的硫化胶拉伸力学性能对比图。可以看出蒲公英橡胶应力弱于合成胶和与三叶橡胶（图自北京化工大学 刘源博硕士论文，2016）。

差示扫描量热仪表征的三叶橡胶和银菊胶的结晶速率（图自张立群编著《天然橡胶及生物基弹性体》2014年）

    拉伸结晶性能是天然橡胶区别于合成聚异戊二烯的重要特征，主要原因在于天然橡胶含有蛋白质和脂肪酸等非胶组分。天然橡胶生物合成是在胶乳中一种叫橡胶粒子（起源于内质网的运输小泡）的细胞器中进行，合成所需的酶组成复合物，存在于橡胶粒子的膜上，合成的聚异戊二烯则向橡胶粒子内部延伸，储存在橡胶粒子中。因此在后期加工的时候，橡胶粒子膜上的脂肪酸以及胶乳中的蛋白质和聚异戊二烯发生交联，形成复合结构。

橡胶粒子和天然橡胶合成酶白复合物示意图（图自Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(1), 50）

    三叶橡胶、蒲公英和银胶菊橡胶在力学性能上为啥有那么大的差异呢？个人推测原因是三者的橡胶采集和初加工工艺不同导致。橡胶树直接割胶收集胶乳，再进行凝固和压片，蛋白质和脂肪酸等非胶组分保留在最终的橡胶中；而蒲公英和银胶菊的橡胶提取需要使用溶剂溶解和抽提，蛋白质脂肪酸等非胶组分也被一同去除，因而丧失了天然橡胶优越的拉伸结晶力学性能。

    当然，以上为外行的推测，如有谬误，还望专家指正。

橡胶粒子结构示意图（图自北京化工大学 刘源博硕士论文，2016）