[发明专利]一种生物基高阻尼环化杜仲胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及橡胶领域，特别涉及一种生物基高阻尼环化杜仲胶及其制备方法和应用。所述环化杜仲胶的核磁共振谱图中在0.8～1.0ppm处具有与饱和碳相连的甲基特征峰，在5.31±0.01ppm处具有类似环己烯的六元环基双键特征峰。本发明通过环化改性杜仲胶，引入六元环的环化结构，从而提高其损耗因子，进而提升其阻尼性能。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，特别涉及一种生物基高阻尼环化杜仲胶及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于石化资源的日益紧缺，全球变暖问题的不断加剧，急需开发可持续、可再生的绿色生物基材料。杜仲胶作为我国特有的一种生物基材料，广泛分布于我国的各个地区，我国杜仲胶资源丰富，约占世界杜仲胶资源的99％，开发生物基杜仲胶资源具有十分重要的意义。

杜仲胶存在于杜仲树的根、茎、叶、花、果实和种子等各个组织中，化学组成为反式聚异戊二烯，是天然橡胶顺式聚异戊二烯的同分异构体。杜仲胶结构规整，易结晶，常温下为硬质塑料，长时间被用于塑料的替代品，应用领域有限。但是，杜仲胶分子链具有柔性，主链含有不饱和碳碳双键，可经化学改性转变为弹性体材料，进而拓宽应用领域。

随着我国工业的不断发展，噪音、无效振动带来的问题日渐凸显，开发减震降噪的功能材料前景广阔。橡胶由于其具有粘弹性，能将部分机械能以热能耗散，被广泛应用于阻尼材料领域。材料阻尼性能的表征包括两种方法：一种为损耗模量-温度曲线下包括的面积(LA法)，另一种为损耗因子-温度曲线下包括的面积(TA法)，因LA法易受分子链所处化学环境影响，TA法更加常用。损耗因子-温度曲线中损耗因子越高，对应的温度越宽，表示材料的阻尼性能越好，这就要求阻尼材料在有效温域内损耗因子应尽可能的高。

现有技术发现在分子链上引入大体积的基团，如苯环、环化结构，可增大材料在振动过程中的能量耗散，提升阻尼性能。而针对杜仲胶的化学改性方法目前主要包括：硫化、氢化、硅氢化、环氧化、接枝等；通过交联或引入新基团，从而赋予杜仲胶更好的弹性，但对杜仲胶功能化方面(如阻尼性能)的研究较少。

发明内容

为了提高有效温域内损耗因子，进而提升杜仲胶的阻尼性能，本发明提出一种生物基高阻尼环化杜仲胶。本发明所述环化杜仲胶属于热塑性弹性体，具有优异的阻尼性能和热稳定性，易加工，回弹性好，其阻尼温域可通过环化度进行调控，进一步拓宽杜仲胶的应用领域。

本发明所述环化杜仲胶，其核磁共振谱图中在0.8～1.0ppm处具有与饱和碳相连的甲基特征峰，在5.31±0.01ppm处具有类似环己烯的六元环基双键特征峰。本发明通过环化改性杜仲胶，引入类似环己烯的六元环环化结构，从而提高其损耗因子，提升其阻尼性能。

根据本发明的实施例，所述环化杜仲胶的环化度大于14.3％时，其内部结晶完全消失，所得环化杜仲胶转变为弹性体。所得弹性体热稳定性优异、易加工、回弹性好，为杜仲胶在橡胶工业的广泛应用提供了新的方法，进一步拓宽了杜仲胶的应用领域。

优选地，所述环化度为14.3％～70.1％，进一步优选为20％～50％，更进一步优选为25-46％，最优选为20％～30％。在此环化度条件下，所述杜仲胶具有损耗因子相对较高，阻尼性能相对更好的优点，同时具有适宜的邵氏硬度和玻璃化转变温度。

本发明还提供上述环化杜仲胶的制备方法，其是由杜仲胶在催化剂作用下经环化反应制备得到的；其中，所述催化剂为酸性催化剂、卤代催化剂或稀土催化剂中的一种或多种。本发明所述的制备方法具有反应温和、高效、环化度可控、工艺简单、不易产生凝胶等优点。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂优选为酸性催化剂和/或卤代催化剂。在此催化剂作用下得到的环化杜仲胶的环化度为25-46％，其损耗因子相对更高，阻尼性能更佳。

进一步地，所述酸性催化剂选自硫酸、对苯磺酸、甲酸或乙酸中的一种或多种，优选对苯磺酸和/或硫酸，可进一步提高环化效率。