随着《全民健身计划（2021-2025年）》的发布与北京2022冬奥会的成功举办,人们参与体育运动的热情也在逐渐增强。与之相对,发生运动损伤的概率也在增大。选择和使用合适的运动护具是避免在体育运动中出现运动损伤的有效措施。传统的体育护具可能会因为形状的不可变性导致不能完全适用所有使用者,从而影响人们运动的灵活性与护具的防护性能。杜仲胶作为我国特有的天然高分子材料,具有独特的“橡塑二重性”,可根据使用需求加工成为硬质塑料或软质橡胶,同时由于其良好的形状记忆特性,可根据使用要求不同塑形为理想的形状,因此杜仲胶是一种潜在的制备个性化体育护具的优良材料。本文通过化学改性及物理共混并用塑料粉体的方法提升杜仲胶的硬度以取得更好的防护效果,同时通过硫化交联、物理或化学发泡的方法降低杜仲胶硬度,使其能够应用于护具软衬,最后通过共硫化工艺制备软硬梯度复合材料,这对扩宽杜仲胶应用领域和制备个性化杜仲胶运动护具有重要意义。本课题的研究分为三个部分:第一部分为杜仲胶增硬研究。通过不饱和羧酸盐化学改性,以及物理共混微纳米级粉末塑料等两种方法来提高杜仲胶的硬度,探究不同种类及用量下不饱和羧酸盐与塑料粉末对杜仲胶硬度、力学性能、形状记忆特性与冲击防护性能的影响。化学改性增硬方面,确定了使用丙烯酸与氧化锌原位反应生成丙烯酸锌增硬杜仲胶的效果要优于直接使用商品不饱和羧酸盐;随着原位反应程度增加,杜仲胶硬度及屈服强度明显提高,刚性增加,材料抵抗外界变形能力增强,防护性能更好;在丙烯酸和氧化锌的配比为30/30时,杜仲胶邵D硬度为48度,相较于未增硬杜仲胶提高了14%。物理共混并用增硬方面,确定了添加微纳米聚丙烯（PP）粉末能够有效增硬杜仲胶,随着PP粉末添加量增多,杜仲胶的硬度有明显提升,材料抵抗变形能力增强;添加60phr PP粉末时,杜仲胶邵D硬度为53度,相较于未增硬杜仲胶提高了26%。此外,两种增硬方式还可以改善杜仲胶的形状记忆特性、调控杜仲胶的硬化时间、缩短杜仲胶从临时形状回复至原始状态的时间,拓宽了个性化杜仲胶形状记忆护具的设计空间。第二部分为杜仲胶软化研究。通过调控交联密度、添加物理微球发泡剂（Expancel920DU40）、化学发泡剂（SA5000D）发泡杜仲胶的方法,大幅度降低了杜仲胶的硬度。结果表明:发泡微球用量越多,杜仲胶硬度越低,材料在受到外界冲击时会发生更大的形变,穿透力越小;通过调整发泡剂用量能够获得发泡倍数为1-5倍的轻量化、高韧性的发泡杜仲橡胶,在添加30phr微球时材料的邵A硬度只有73度,远远低于杜仲纯胶,并且能够阻挡83.2%的外界冲击力;在硫磺用量为1.5phr时,能够兼具优异发泡效果与较好力学性能表现。化学发泡法能够获得发泡程度更高（2-11倍）、硬度更低的杜仲胶发泡材料,发泡剂用量为25phr、硫磺用量为1.5phr时发泡杜仲胶邵A硬度为37度,材料表观较好且泡孔尺寸均匀,发泡剂用量为15phr时,材料的邵A硬度为55度,材料最多能削减89.5%的外界冲击力。第三部分为软硬梯度运动复合材料设计及制备。由于较硬的杜仲橡胶能够阻挡外界冲击过程的进行,降低冲击造成的形变,但是穿戴体感较差;而较软的发泡杜仲胶能够吸收更多外界冲击能量,但自身强度较差,受到外力作用容易变形破碎;单独使用软、硬杜仲胶均不适于制备护具制品。因此本文将增硬杜仲胶、天然橡胶以及发泡杜仲胶,通过一体化共硫化工艺,制备成具有形状记忆功能的硬度梯度复合材料,应用于人体不同器官不同形状的个性化体育护具的制备。根据扫描电镜观察及180°剥离测试结果,三种不同硬度的橡胶材料之间共硫化效果良好,对复合材料进行力学冲击测试,单位厚度的复合材料最高能降低11.6%的外界冲击力,对比市面上已有的两种商业护腿板产品,所制备的软硬梯度运动复合材料单位厚度对外界冲击力的削减最高,展现出更加优异的冲击防护效果。