[发明专利]异构化杜仲弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种异构化杜仲弹性体及其制备方法和应用，该异构化杜仲弹性体通过自身异构化反应在其分子链中形成顺式‑异戊二烯结构。通过调控顺式结构含量，从而实现分子链规整性的调控，使得异构化杜仲胶常温下不再结晶，表现出高弹性。同时合适的规整性使得异构化杜仲胶具有自补强能力，表现出优异的机械强度。本发明还提供异构化杜仲弹性体的制备方法及应用，利用巯基类或二硫类化合物，在自由基引发剂引发下对杜仲胶进行异构化改性。本发明所得高性能异构化杜仲胶弹性体材料不改变杜仲胶原有的化学结构和极性，结构与和性能与天然橡胶相似，可弥补天然橡胶产量不足问题，在轮胎、传送带、密封圈、可穿戴设备等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及弹性体材料制备技术领域，尤其涉及一种异构化杜仲弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

杜仲胶是一种生物基高分子材料，结构式为反式-1,4-聚异戊二烯，是天然橡胶的同分异构体。天然橡胶结构式中两个亚甲基在双键的同侧，顺式含量很高，因此天然橡胶分子链规整性适中，既具有高弹性，又具有拉伸结晶自补强能力。但是，杜仲胶结构式中两个亚甲基在双键的不同侧，规整性优于天然橡胶，这使得杜仲胶常温下易结晶，表现为硬质塑料，不能直接作为弹性体材料使用。

天然橡胶综合性能优异，在橡胶工业具有极其重要的地位。但是天然橡胶产量十分有限，主要依靠进口。因此，开发性能优异的第二天然橡胶具有重要意义。我国杜仲资源丰富，种植面积广，并且杜仲胶与天然胶结构相似，有望作为第二天然橡胶使用。但是，杜仲胶因为常温结晶不能直接作为弹性体使用，必须进行化学改性才能表现出高弹性。专利CN108102034A公开了一种反式-1,4-聚异戊二烯接枝顺式-1,4-聚异戊二烯的接枝共聚物制备方法，通过共聚反应在杜仲胶分子链引入顺式异戊二烯结构，从而提高其弹性。但是该方法步骤繁杂，可控性低，而且分子量增大，对杜仲胶本身性能的影响较大。因此，对杜仲胶自身分子链进行改性以降结晶度是一种有效途径。

目前，已有多种直接对杜仲胶分子量进行化学改性制备杜仲胶弹性体材料的方法。如专利CN110615901A提供了一种自交联形状记忆杜仲胶复合材料及其制备方法和应用，利用过氧化物对杜仲胶的碳碳双键进行环氧化反应，得到环氧杜仲胶弹性体；CN110183551A提供了一种生物基耐油杜仲酯弹性体及其制备方法，在杜仲胶分子链上经环氧开环反应引入羟基和酯基，制得了杜仲酯弹性体；CN110272510A提供了一种生物基高阻尼环化杜仲胶及其制备方法和应用，利用卤代催化剂对杜仲胶碳碳双键进行环化改性，制得环化杜仲胶弹性体材料。但是，这些改性方法得到的杜仲胶分子链的规整性较差，不具有自补强能力，机械性能较差。而且，改性过程还改变了杜仲胶的化学结构和极性，不利于杜仲胶作为第二天然橡胶使用。

因此，如何在不改变杜仲胶化学结构与极性的前提下，将杜仲胶转变为弹性体仍面临挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异构化杜仲弹性体及其制备方法和应用，通过杜仲胶自身分子链的异构化反应，提高其顺式结构含量，从而对结晶度进行调控，进而赋予杜仲胶弹性体高弹性、自补强性能等性能。

为实现上述目的，本发明提供一种异构化杜仲弹性体，所述异构化杜仲弹性体通过自身异构化反应在其分子链中形成顺式-异戊二烯结构。本发明打破现有技术中的环化、接枝或者共聚反应的固有思维，通过自身异构化反应，调控杜仲胶分子链中的顺式结构含量，该方法无需引入新的原料和基团，因此制备方法简单，得到的高性能异构化杜仲胶弹性体化学结构和极性与杜仲胶相同，同时具有优异的弹性和自补强性能，为高性能杜仲胶弹性体的制备提供了一种新的思路。

进一步的，所述在核磁氢谱中的1.68ppm处具有顺式-异戊二烯结构的甲基特征峰。