1.2.8　其他納米顆粒/橡膠復合材料

近年來，出現了許多新型的低維納米顆粒，例如零維的碳納米點、二維的納米氮化硼等。這些納米顆粒展現出一系列重要的功能性質，為制備功能彈性體提供了重要的契機。一些值得重點關注的體系介紹如下。

層狀雙金屬氫氧化物（layered double hydroxides，LDHs）是一類由帶正電荷的水滑石片層組成的離子層狀化合物（與黏土片層帶負電荷相反），片層之間包含用以平衡電荷的陰離子以及水分子。LDHs的組成多樣，性能也各異。合成方法中最簡單、最常用的是共沉淀法。作為無機片層，與黏土片層類似，LDHs也可以賦予橡膠優異的力學性能、阻燃性和阻隔性能。LDHs的改性主要是基于電荷相互作用。值得一提的是，LDHs可以用于替代氧化鋅/硬脂酸，用作橡膠的活化劑。Wang等將硬脂酸鹽改性的LDHs用于取代橡膠配方中的氧化鋅以及硬脂酸，結果顯示，相比于5份傳統的氧化鋅，添加4份經修飾的LDHs的NBR具有更高的硫化效率^[64]。氧化鋅被證明具有潛在的生態毒性，因此，LDHs可望提高橡膠制品的生態安全性。

六方氮化硼（hexagonal boron nitride，BN）具有類似于石墨的層狀結構特征和晶格參數，故又稱白色石墨。雖然BN是絕緣的，但它具有卓越的導熱性。無缺陷的單層BN也是目前已知的最強的材料之一。BN與橡膠復合可以賦予橡膠優異的力學性能、阻隔性和阻燃性，但其在彈性體中最重要的用途是用于制備導熱彈性體。BN/聚合物納米復合材料的主要挑戰是氮化硼納米片的大規模制備。雖然液相剝離被認為是一種有效的大量制備的方法，但產量和片層厚度之間的矛盾到目前為止仍未完全解決。另外，BN的有機修飾研究多數為非共價鍵修飾。雖然也有一些研究基于局部硼原子作為路易斯酸來實施共價鍵修飾，但其效率依然不高。目前關于氮化硼納米片橡膠復合材料的報道主要集中在硅橡膠。劉力等通過相分離和溶液復合的方法制備了氮化硼納米片/硅橡膠復合材料^[65]。在雙輥開煉機的振蕩剪切下，BN在基體中高度取向，在體積分數為31%時，取向復合材料熱導率高達5.47W/（m·K）。未來BN/橡膠納米復合材料的主要方向是發展有效的BN修飾和大規模制備技術，提高界面性能。利用BN在橡膠基體中的取向也可以制備具有各向異性的導熱彈性體。采用其他高導熱的填料，例如碳納米管和石墨烯等調控氮化硼納米片在橡膠中的分散和形態，則可能構建導熱性能更好的三維導熱的復合材料。

碳納米點（carbon nanodots，CDs）是粒徑在10nm以下的類球狀高熒光碳基納米顆粒，Scrivens等于2004年在采用電泳法除雜碳納米管時在電解溶液中偶然發現了CDs^[66]。一般來說，CDs主要由內部碳核和表面暈層兩部分構成，其核心部分是內部的碳基結構，包括內層sp²雜化碳及外圍的sp³雜化碳。目前，關于CDs/聚合物復合材料的報道基本集中在固態熒光材料的制備及性能研究上，有關CDs在橡膠復合材料領域的應用研究鮮有報道。由于穩態下的CDs為電子受體，可將外接電子穩定在其內部的sp²雜化碳π-π共軛結構中，具有自由基清除及抗氧化活性。郭寶春等采用一步微波法制備了有機胺鈍化的CDs，并通過常規雙輥開煉法制備了CDs/丁苯橡膠復合材料^[67]。利用鈍化CDs優異的自由基清除及抗氧化活性，僅添加1.5phr鈍化CDs的SBR復合材料，在100℃的熱空氣中加速老化16d后，其物理機械性能保持率較添加相同含量防老劑4010NA的體系提高了50%。由于大多數橡膠通用防老劑具有一定的毒性，因此，具有良好生物相容性的CDs有望成為一類新型的橡膠綠色防老劑。此外，由于CDs的表面含有豐富的官能團，如羥基、羰基和羧基等，因此其結構及表面官能化極易通過引入不同的鈍化劑進行調控，這為設計和構筑不同的顆粒-橡膠界面相互作用，進而制備高強高韌的橡膠復合材料提供了潛在可能性。

新型納米顆粒的合成和制備方興未艾，為發展新的橡膠納米復合材料體系提供了重要機遇。除了具有導熱、導電和阻隔等性能的較傳統的功能彈性體復合材料，具有能量轉化功能的彈性體器件也開始受到重視，例如介電驅動器和介電發電機，其中關鍵的材料就是高介電常數和低介電損耗的橡膠納米復合材料。高介電常數陶瓷納米顆粒［納米鈦酸鋇、巨介電CCTO（CaCu₃TiO₁₂，鈦酸銅鈣）等］是這類材料的重要納米分散相。各種新型的橡膠納米復合材料的性能優化和功能性呈現與填料的分散及組織和界面性能密切相關，因此對其物理/化學性質的深入理解和發展合適的加工分散方法至關重要。