運用納米技術能夠在分子水平上重組物質結構，從而使新材料具有比傳統材料更優越的性能u ]。通過填充納米填料制備橡膠納米復合材料（分散相至少有一維的尺寸介于1～100 nm）已成為目前研究的新熱點 ]。由于納米粒子具有的小尺寸效應、量子效應、不飽和價效應和電子隧道效應等表面效應 ，因此引入納米填料將使橡膠的性質發生很大改變，并有可能獲得一些新的性能. 1 納米填料的種類 1．1 納米粘土 粘土材料在全國各地均有分布，且價格低廉，很早就被作為橡膠填料使用。敖寧建等u。。采用超聲波處理，使粒徑為10～150 nm 的紅粘土均勻分散在橡膠中，并與橡膠相界面形成良好結合，提高了材料的力學性能和熱氧老化性能。Pra—manik M 等 采用共混法將粒徑為2～4 nm 的有機粘土加入乙烯一乙酸乙烯酯共聚物中，使共聚物的模量提高4．7倍，拉伸強度提高1．6倍，物理性能大大改善。Li X C等 u也進行了相關研究。鄭華等 的研究結果表明，預處理蒙脫土（用含有羥乙基的表面活性劑處理）加入EPDM 制得的納米復合材料具有很好的物理性能和動態力學性能。張立群等『j 的研究結果表明，用納米粘土與NBR制得的復合材料，無論是定伸應力、拉伸強度，還是拉斷伸長率都有大幅度提高。Chang Yw 等 通過共混法將EPDM 橡膠分子嵌入納米有機蒙脫土中制得的復合材料具有很好的拉伸強度、剛度、硬度以及更高的玻璃化溫度。還有一些研究也表明，以納米水平分散在橡膠中的層狀粘土可以為橡膠提供非常有效的補強 引，甚至可以部分替代炭黑。 1．2 納米二氧化硅 張倩等 ” 研究了納米二氧化硅改性氯化聚乙烯（CPE）的性能，結果表明，隨著納米二氧化硅用量的增大，改性CPE的硬度、300 定伸應力和拉斷伸長率呈遞增趨勢，拉伸強度先上升后平緩下降，拉斷永久變形增大。劉東輝等的研究表明，納米二氧化硅能有效改善微發泡天然膠乳的熱延伸性能。納米二氧化硅能否起到相應的作用，關鍵在于能否打破其軟團聚狀態，使之以納米級尺寸均勻分散在材料基體中。用溶膠一凝膠技術制備的納米二氧化硅改性橡膠具有很高的拉伸強度和撕裂強度、優異的滯后生熱和動／靜態壓縮性能 。 1．3 納米碳酸鈣碳酸鈣作為增量填充劑（增大體積、降低成本）廣泛應用于橡膠和塑料中。隨著納米技術的迅速發展，碳酸鈣的粒徑已能粉碎到小于40 nm。鄒德榮0 的研究表明，納米碳酸鈣可以提高室溫硫化型硅橡膠的交聯密度并改善其物理性能。章正熙等的研究表明，納米碳酸鈣的加入對聚丙烯具有明顯的異相成核作用，使聚丙烯球晶變小，改善復合材料的韌性。張廣平等在反應器原位分散共聚中加入成核劑和納米碳酸鈣制備了增強型聚丙烯共聚物。增強型共聚物的沖擊強度、彎曲應力和熱變形溫度大幅度提高，拉伸強度也有所增大，同時其結晶峰溫度顯著升高，半結晶時間明顯縮短。 1．4 納米炭黑和白炭黑 炭黑一白炭黑雙相納米填料（CSDPF）是近年來開發的一種新型橡膠補強材料.存特種橡膠制品生產中有著不可替代的作用。賈紅兵等提出了納米白炭黑／炭黑并用補強模型，認為納米白炭黑與炭黑并用可增進補強效果,當納米白炭黑／炭黑并用比為6／24時，SBR硫化膠的拉伸性能、疲勞性能及耐磨性最佳。段詠欣等 。的研究表明，CSDPF加工性能明顯優于傳統填料，加工能耗小，填料一聚合物作用力大，填料一填料作用力小，不易形成填料網絡結構，Payne效應小，生熱低，滯后損失小，滾動阻力低。此外，納米白炭黑／炭黑與納米二氧化鈦、納米氧化鋁并用也有很好的補強效果。 1．5 納米氧化鋅、氧化鋁和四氧化三鐵 納米氧化鋅與普通氧化鋅相比，因其粒徑小、比表面積大、吸附活性高，所以具有表面效應和高活性。魏愛龍等 的研究表明，納米氧化鋅可以與橡膠分子實現分子水平上的結合，即納米填料與橡膠分子的接枝作用，從而達到提高膠料性能的目的，尤其是膠料的耐磨性\抽出力和撕裂性能顯著提高，成品性能也有相應改善。朱勝利等研究認為，使用納米氧化鋅能改善膠料的加工安全性，提高硫化膠的力學性能、熱空氣老化性能及與骨架材料的粘合性能，并能明顯降低成本。填充納米氧化鋁的硫化膠具有優良的耐磨性和耐疲勞性能，但單獨使用時會影響某些其它性能，而與炭黑及白炭黑并用可以彌補這一不足，獲得較好的補強效果。陳守明等印對納米四氧化三鐵作為橡膠填料進行了初步研究。 1．6 納米丙烯酸金屬鹽 丙烯酸金屬鹽與橡膠有一定的相容性，可產生增塑作用，且其初始粒徑為微米級，因而復合材料的加工性能較好。趙陽等研究了4種納米丙烯酸金屬鹽補強NBR的物理性能，結果顯示，它們的綜合力學性能均高于用炭黑N220補強的橡膠，具有較高的拉伸強度、100 定伸應力和撕裂強度。由于極性和交聯密度的提高，納米丙烯酸金屬鹽填充的橡膠具有比較優異的耐油性和耐熱性。在特種橡膠制品領域，其綜合優勢是炭黑和白炭黑所無法比擬的。 1．7 其它納米填料 碳納米管（CNTs）也可用做橡膠填料。Jia ZJ等采用原位復合法制備了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）／CNTs復合材料。研究表明，反應中CNTs可被引發而打開7c鍵，然后與PMMA主體形成很強的相間作用力，并使復合材料的宏觀性質發生改變。此外，一些納米級的纖維，如碳纖維、玻璃纖維和凹凸棒土等物質也可通過各種方法引入到橡膠中，制得特種材料或功能材料。 2 橡膠納米填料的新功能 納米填料除了可以用做橡膠補強劑外，還可以賦予納米復合材料一些新的功能和性質。 2．1 在生物降解材料中的應用隨著大眾環保意識的提高,生物降解聚合物不但廣泛應用于食品包裝、健康護理及農業生產當中，而且在人工移植、藥物釋放和組織工程中也得到廣泛的應用。目前至少有1 000萬美國人正在使用生物降解材料制造的工移植醫療設備.但結構和功能不夠穩定使現有的生物降解高分子材料難以得到更廣泛的應用。Dan—ie1 S等 在最新的研究中合成了基于不同無機層狀納米材料的聚左旋乳酸（PLA）。該物質的工作溫度得到很大擴展，在物理性能大大改善的同時，生物降解速率提高了6～10倍，而且降解過程是可控制的。這一成果將很快被應用于上述用途。 2．2 在熱可逆材料中的應用 熱可逆材料可以用來制造人工肌肉、藥物釋放系統以及專用傳動裝置。在高低溫度之間，這種材料的體積可以發生很大的可逆變化?；诰跱一異丙基酰胺（NIPAM）的材料是其中的代表，溫度從室溫僅升高幾度，該物質的體積就可以增大100倍，而當溫度下降到室溫時，其體積又會縮小。但是，這種材料的缺陷是力學性能不夠穩定，而不斷更新的納米填料將可彌補這一不足，使之能盡快投入使用口 。 2．3 阻燃效果 在過去的許多年里，已有很多物質被作為阻燃劑添加到高聚物中，在阻燃的同時也對材料的其它性能造成一些負面影響。最新的研究結果表明，僅僅加入質量分數為0．02～0．06的硅酸鹽納米粘土，就可以使材料的放熱量下降4O ～6O ，而且不會產生過多的一氧化碳和煙灰口 。此外，與傳統阻燃劑不同的是，納米填料的引入并沒有對高聚物的物理和化學性能產生明顯的影響 。 2．4 相容效果 目前，聚合物應用中要求能將多種性質不同的聚合物混合以獲得最佳效果，但聚合物性質的多樣性和聚合物之間較低的混合熵使得這種混合幾乎是不可能的。納米填料的應用可以改變這一點。Voulgaris D和Petridis D 的研究表明，有機改性的納米粘土填料可以在聚合物混合的過程中起到乳化劑的作用。 2．5 其它 采用納米填料，還可以制備導電橡膠 、抗菌橡膠、輻射屏蔽材料口。 以及壓力傳感材料 朝等許多功能性橡膠納米復合材料。 3 結語 納米填料的不斷涌現為橡膠改性提供了大量的新素材，豐富了橡膠補強技術和功能橡膠材料領域的研究思路。納米填料的應用不但可以極大地改善橡膠性能，而且可能會賦予橡膠許多新的性質，同時可以簡化加工步驟，降低成本，大大提高橡膠產品的性價比。由于納米材料用量小，功能強，符合安全、綠色、環保的發展方向，因此具有極大的發展潛力。但目前還有以下幾個問題亟待研究解決。 · 納米粒子與橡膠基體的作用機理。 · 納米復合材料的表征和檢測手段。 · 納米復合材料的制備技術。 隨著對納米技術逐步深入的研究，納米填料必將促使橡膠工業進入一個全新的發展階段。 轉自：中國橡膠助劑網