天然产物在橡胶产业中的应用是缓解石化资源紧张和热带雨林破坏的有效途径。腰果酚从腰果的废弃物中提取，它是一种间位含有饱和或不饱和长链烷烃的苯酚化合物，同时具有烷烃链的柔性和苯环的刚性，苯环、酚羟基、烷烃链赋予腰果酚多种反应活性。研究者们利用腰果酚侧链双键与橡胶的接枝反应，改善橡胶的加工性能和增强材料在橡胶基体中的分散性。然而，这些接枝反应大多在甲苯溶剂中进行，需要繁琐的提纯并产生大量的废液。因此如何通过环境友好的接枝改性方法制备腰果酚改性橡胶需要进一步研究。
图1.(a) 腰果，(b) 废弃的腰果壳，(c) 腰果酚的结构式，(d) 腰果壳油，(e) 腰果酚结构的反应位点。
由于液体异戊二烯橡胶（LIR）官能团单一，常作为增塑剂或液体燃料。为了利用绿色环保的方法赋予LIR多官团，陈钦慧教授课题组通过无溶剂的接枝改性方法，引入腰果酚单体以增加液体异戊二烯橡胶的极性及其官能团的种类。UV、IR和 1H-NMR证实腰果酚已接枝到LIR分子上，添加0.2wt%的引发剂，腰果酚单体用量为7phr， 70 ℃条件下反应12h，接枝率达6.01%。
图2. (a) 紫外吸收光谱图，(b) 红外光谱图，(c) 核磁氢谱图。
腰果酚苯环的刚性和LIR的支化使橡胶的交联网格变大，表现为腰果酚对LIR具有增塑效果，接枝产物的断裂伸长率提高了800%，粘度和玻璃化转变温度均比LIR低。腰果酚接枝液体异戊二烯橡胶中的酚羟基易与无机填料形成氢键，增强无机填料在橡胶基体中的分散性，二氧化硅在接枝产物中的分散性明显优于LIR。腰果酚接枝液体异戊二烯橡胶是一种绿色简单的改性方法，价格低廉易于工业化生产，有望在橡胶工业中同时作为增塑剂和相容剂使用。
图3.(a) LIR的交联示意图，(b) CA-g-LIR的交联示意图，(c) CA-g-LIR的粘度-剪切速率曲线，(d) DSC曲线。
该成果以“Solvent-free synthesis, plasticization and compatibilization of cardanol grafted onto liquid isoprene rubber”为题发表在Composites Science and Technology (CSTE, 2021, 215, 109027)上。论文的第一作者为福建师范大学化学与材料学院硕士生王鹏，通讯作者为陈钦慧教授。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353821003833
