[發(fā)明專利]一種生物基高阻尼環(huán)化杜仲膠及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910588783.2
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110272510B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 岳冬梅;祁鑫;王爽;張繼川;張立群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08C19/10
• 分類號: C08C19/10;C08L15/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發(fā)明涉及橡膠領域，特別涉及一種生物基高阻尼環(huán)化杜仲膠及其制備方法和應用。所述環(huán)化杜仲膠的核磁共振譜圖中在0.8～1.0ppm處具有與飽和碳相連的甲基特征峰，在5.31±0.01ppm處具有類似環(huán)己烯的六元環(huán)基雙鍵特征峰。本發(fā)明通過環(huán)化改性杜仲膠，引入六元環(huán)的環(huán)化結構，從而提高其損耗因子，進而提升其阻尼性能。

技術領域

本發(fā)明涉及橡膠領域，特別涉及一種生物基高阻尼環(huán)化杜仲膠及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，由于石化資源的日益緊缺，全球變暖問題的不斷加劇，急需開發(fā)可持續(xù)、可再生的綠色生物基材料。杜仲膠作為我國特有的一種生物基材料，廣泛分布于我國的各個地區(qū)，我國杜仲膠資源豐富，約占世界杜仲膠資源的99％，開發(fā)生物基杜仲膠資源具有十分重要的意義。

杜仲膠存在于杜仲樹的根、莖、葉、花、果實和種子等各個組織中，化學組成為反式聚異戊二烯，是天然橡膠順式聚異戊二烯的同分異構體。杜仲膠結構規(guī)整，易結晶，常溫下為硬質塑料，長時間被用于塑料的替代品，應用領域有限。但是，杜仲膠分子鏈具有柔性，主鏈含有不飽和碳碳雙鍵，可經化學改性轉變?yōu)閺椥泽w材料，進而拓寬應用領域。

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，噪音、無效振動帶來的問題日漸凸顯，開發(fā)減震降噪的功能材料前景廣闊。橡膠由于其具有粘彈性，能將部分機械能以熱能耗散，被廣泛應用于阻尼材料領域。材料阻尼性能的表征包括兩種方法：一種為損耗模量-溫度曲線下包括的面積(LA法)，另一種為損耗因子-溫度曲線下包括的面積(TA法)，因LA法易受分子鏈所處化學環(huán)境影響，TA法更加常用。損耗因子-溫度曲線中損耗因子越高，對應的溫度越寬，表示材料的阻尼性能越好，這就要求阻尼材料在有效溫域內損耗因子應盡可能的高。

現(xiàn)有技術發(fā)現(xiàn)在分子鏈上引入大體積的基團，如苯環(huán)、環(huán)化結構，可增大材料在振動過程中的能量耗散，提升阻尼性能。而針對杜仲膠的化學改性方法目前主要包括：硫化、氫化、硅氫化、環(huán)氧化、接枝等；通過交聯(lián)或引入新基團，從而賦予杜仲膠更好的彈性，但對杜仲膠功能化方面(如阻尼性能)的研究較少。

發(fā)明內容

為了提高有效溫域內損耗因子，進而提升杜仲膠的阻尼性能，本發(fā)明提出一種生物基高阻尼環(huán)化杜仲膠。本發(fā)明所述環(huán)化杜仲膠屬于熱塑性彈性體，具有優(yōu)異的阻尼性能和熱穩(wěn)定性，易加工，回彈性好，其阻尼溫域可通過環(huán)化度進行調控，進一步拓寬杜仲膠的應用領域。

本發(fā)明所述環(huán)化杜仲膠，其核磁共振譜圖中在0.8～1.0ppm處具有與飽和碳相連的甲基特征峰，在5.31±0.01ppm處具有類似環(huán)己烯的六元環(huán)基雙鍵特征峰。本發(fā)明通過環(huán)化改性杜仲膠，引入類似環(huán)己烯的六元環(huán)環(huán)化結構，從而提高其損耗因子，提升其阻尼性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述環(huán)化杜仲膠的環(huán)化度大于14.3％時，其內部結晶完全消失，所得環(huán)化杜仲膠轉變?yōu)閺椥泽w。所得彈性體熱穩(wěn)定性優(yōu)異、易加工、回彈性好，為杜仲膠在橡膠工業(yè)的廣泛應用提供了新的方法，進一步拓寬了杜仲膠的應用領域。

優(yōu)選地，所述環(huán)化度為14.3％～70.1％，進一步優(yōu)選為20％～50％，更進一步優(yōu)選為25-46％，最優(yōu)選為20％～30％。在此環(huán)化度條件下，所述杜仲膠具有損耗因子相對較高，阻尼性能相對更好的優(yōu)點，同時具有適宜的邵氏硬度和玻璃化轉變溫度。

本發(fā)明還提供上述環(huán)化杜仲膠的制備方法，其是由杜仲膠在催化劑作用下經環(huán)化反應制備得到的；其中，所述催化劑為酸性催化劑、鹵代催化劑或稀土催化劑中的一種或多種。本發(fā)明所述的制備方法具有反應溫和、高效、環(huán)化度可控、工藝簡單、不易產生凝膠等優(yōu)點。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述催化劑優(yōu)選為酸性催化劑和/或鹵代催化劑。在此催化劑作用下得到的環(huán)化杜仲膠的環(huán)化度為25-46％，其損耗因子相對更高，阻尼性能更佳。

進一步地，所述酸性催化劑選自硫酸、對苯磺酸、甲酸或乙酸中的一種或多種，優(yōu)選對苯磺酸和/或硫酸，可進一步提高環(huán)化效率。