1.2.5　納米氧化鋅/橡膠復合材料

早在20世紀80年代，日本、美國和德國等國家已經開始納米氧化鋅的研究。德國拜耳公司首先向市場提供商業化的納米氧化鋅。國內納米氧化鋅研究起步較晚，開始于20世紀90年代初，但發展迅速。納米氧化鋅的制備方法主要有溶膠-凝膠法、水熱合成法、化學氣相沉積法和均勻沉淀法等，其中均勻沉淀法較適合于工業化生產。通過制備方法和具體工藝的調控，制備出的納米結構形狀十分豐富，包括納米棒狀、納米帶狀、納米彈簧狀、納米管狀、納米片狀和納米雪花狀等。眾所周知，微米尺度的氧化鋅是橡膠工業中重要的活化劑，對橡膠的硫化性能和橡膠制品的最終性能具有重要影響。與傳統氧化鋅相比，納米級氧化鋅的比表面積更大，在充當活化劑時化學活性更強，可在較少用量下實現相同的效果，實現氧化鋅的減量使用，這對減少橡膠制品的環境污染具有重要意義。

納米氧化鋅在橡膠中的應用包括替代傳統氧化鋅用作硫化活化劑，作為納米填料可以提高橡膠的導熱性和抗紫外輻射性能。

研究表明，納米氧化鋅不僅能改善硫化加工性能，還可以提高橡膠復合材料的力學性能和耐磨性等，提高橡膠復合材料的綜合性能。為了進一步發揮納米氧化鋅的活化效果，研究人員將納米氧化鋅包覆在載體上，制備了新型的植活式納米氧化鋅。該新型納米氧化鋅可在一定程度上解決納米氧化鋅的團聚問題，提高氧化鋅的活化效率^[51]。納米氧化鋅具有較高的熱導率［25W/(m·K)］，納米氧化鋅可在相對較低含量下構建完整的導熱網絡，是較理想的導熱填料。在納米氧化鋅填充的硅橡膠體系中，納米氧化鋅的加入不但使硅橡膠的熱導率大幅提高，而且同時保持良好的電絕緣性能。此外，納米氧化鋅可通過吸收和散射紫外線，實現對紫外輻射的屏蔽。通過合理調控納米氧化鋅的粒徑和含量，可以制備出高紫外線屏蔽效率和高度透明的橡膠復合材料。

總體來看，納米氧化鋅既可作為活化劑，又可作為補強劑，還可作為功能性助劑。但其密度大，表面修飾不如納米二氧化硅容易。未來的發展方向是：降低納米氧化鋅的生產成本，發展先進的表面修飾技術，提高納米氧化鋅的分散性和增強效果以及導熱效果，拓展納米氧化鋅在淺色抗紫外老化橡膠制品中的應用等。