天然產物在橡膠產業中的應用是緩解石化資源緊張和熱帶雨林破壞的有效途徑。腰果酚從腰果的廢棄物中提取，它是一種間位含有飽和或不飽和長鏈烷烴的苯酚化合物，同時具有烷烴鏈的柔性和苯環的剛性，苯環、酚羥基、烷烴鏈賦予腰果酚多種反應活性。研究者們利用腰果酚側鏈雙鍵與橡膠的接枝反應，改善橡膠的加工性能和增強材料在橡膠基體中的分散性。然而，這些接枝反應大多在甲苯溶劑中進行，需要繁瑣的提純并產生大量的廢液。因此如何通過環境友好的接枝改性方法制備腰果酚改性橡膠需要進一步研究。
圖1.(a) 腰果，(b) 廢棄的腰果殼，(c) 腰果酚的結構式，(d) 腰果殼油，(e) 腰果酚結構的反應位點。
由于液體異戊二烯橡膠（LIR）官能團單一，常作為增塑劑或液體燃料。為了利用綠色環保的方法賦予LIR多官團，陳欽慧教授課題組通過無溶劑的接枝改性方法，引入腰果酚單體以增加液體異戊二烯橡膠的極性及其官能團的種類。UV、IR和 1H-NMR證實腰果酚已接枝到LIR分子上，添加0.2wt%的引發劑，腰果酚單體用量為7phr， 70 ℃條件下反應12h，接枝率達6.01%。
圖2. (a) 紫外吸收光譜圖，(b) 紅外光譜圖，(c) 核磁氫譜圖。
腰果酚苯環的剛性和LIR的支化使橡膠的交聯網格變大，表現為腰果酚對LIR具有增塑效果，接枝產物的斷裂伸長率提高了800%，粘度和玻璃化轉變溫度均比LIR低。腰果酚接枝液體異戊二烯橡膠中的酚羥基易與無機填料形成氫鍵，增強無機填料在橡膠基體中的分散性，二氧化硅在接枝產物中的分散性明顯優于LIR。腰果酚接枝液體異戊二烯橡膠是一種綠色簡單的改性方法，價格低廉易于工業化生產，有望在橡膠工業中同時作為增塑劑和相容劑使用。
圖3.(a) LIR的交聯示意圖，(b) CA-g-LIR的交聯示意圖，(c) CA-g-LIR的粘度-剪切速率曲線，(d) DSC曲線。
該成果以“Solvent-free synthesis, plasticization and compatibilization of cardanol grafted onto liquid isoprene rubber”為題發表在Composites Science and Technology (CSTE, 2021, 215, 109027)上。論文的第一作者為福建師范大學化學與材料學院碩士生王鵬，通訊作者為陳欽慧教授。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353821003833
