1.2.8　其他纳米颗粒/橡胶复合材料

近年来，出现了许多新型的低维纳米颗粒，例如零维的碳纳米点、二维的纳米氮化硼等。这些纳米颗粒展现出一系列重要的功能性质，为制备功能弹性体提供了重要的契机。一些值得重点关注的体系介绍如下。

层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides，LDHs）是一类由带正电荷的水滑石片层组成的离子层状化合物（与黏土片层带负电荷相反），片层之间包含用以平衡电荷的阴离子以及水分子。LDHs的组成多样，性能也各异。合成方法中最简单、最常用的是共沉淀法。作为无机片层，与黏土片层类似，LDHs也可以赋予橡胶优异的力学性能、阻燃性和阻隔性能。LDHs的改性主要是基于电荷相互作用。值得一提的是，LDHs可以用于替代氧化锌/硬脂酸，用作橡胶的活化剂。Wang等将硬脂酸盐改性的LDHs用于取代橡胶配方中的氧化锌以及硬脂酸，结果显示，相比于5份传统的氧化锌，添加4份经修饰的LDHs的NBR具有更高的硫化效率^[64]。氧化锌被证明具有潜在的生态毒性，因此，LDHs可望提高橡胶制品的生态安全性。

六方氮化硼（hexagonal boron nitride，BN）具有类似于石墨的层状结构特征和晶格参数，故又称白色石墨。虽然BN是绝缘的，但它具有卓越的导热性。无缺陷的单层BN也是目前已知的最强的材料之一。BN与橡胶复合可以赋予橡胶优异的力学性能、阻隔性和阻燃性，但其在弹性体中最重要的用途是用于制备导热弹性体。BN/聚合物纳米复合材料的主要挑战是氮化硼纳米片的大规模制备。虽然液相剥离被认为是一种有效的大量制备的方法，但产量和片层厚度之间的矛盾到目前为止仍未完全解决。另外，BN的有机修饰研究多数为非共价键修饰。虽然也有一些研究基于局部硼原子作为路易斯酸来实施共价键修饰，但其效率依然不高。目前关于氮化硼纳米片橡胶复合材料的报道主要集中在硅橡胶。刘力等通过相分离和溶液复合的方法制备了氮化硼纳米片/硅橡胶复合材料^[65]。在双辊开炼机的振荡剪切下，BN在基体中高度取向，在体积分数为31%时，取向复合材料热导率高达5.47W/（m·K）。未来BN/橡胶纳米复合材料的主要方向是发展有效的BN修饰和大规模制备技术，提高界面性能。利用BN在橡胶基体中的取向也可以制备具有各向异性的导热弹性体。采用其他高导热的填料，例如碳纳米管和石墨烯等调控氮化硼纳米片在橡胶中的分散和形态，则可能构建导热性能更好的三维导热的复合材料。

碳纳米点（carbon nanodots，CDs）是粒径在10nm以下的类球状高荧光碳基纳米颗粒，Scrivens等于2004年在采用电泳法除杂碳纳米管时在电解溶液中偶然发现了CDs^[66]。一般来说，CDs主要由内部碳核和表面晕层两部分构成，其核心部分是内部的碳基结构，包括内层sp²杂化碳及外围的sp³杂化碳。目前，关于CDs/聚合物复合材料的报道基本集中在固态荧光材料的制备及性能研究上，有关CDs在橡胶复合材料领域的应用研究鲜有报道。由于稳态下的CDs为电子受体，可将外接电子稳定在其内部的sp²杂化碳π-π共轭结构中，具有自由基清除及抗氧化活性。郭宝春等采用一步微波法制备了有机胺钝化的CDs，并通过常规双辊开炼法制备了CDs/丁苯橡胶复合材料^[67]。利用钝化CDs优异的自由基清除及抗氧化活性，仅添加1.5phr钝化CDs的SBR复合材料，在100℃的热空气中加速老化16d后，其物理机械性能保持率较添加相同含量防老剂4010NA的体系提高了50%。由于大多数橡胶通用防老剂具有一定的毒性，因此，具有良好生物相容性的CDs有望成为一类新型的橡胶绿色防老剂。此外，由于CDs的表面含有丰富的官能团，如羟基、羰基和羧基等，因此其结构及表面官能化极易通过引入不同的钝化剂进行调控，这为设计和构筑不同的颗粒-橡胶界面相互作用，进而制备高强高韧的橡胶复合材料提供了潜在可能性。

新型纳米颗粒的合成和制备方兴未艾，为发展新的橡胶纳米复合材料体系提供了重要机遇。除了具有导热、导电和阻隔等性能的较传统的功能弹性体复合材料，具有能量转化功能的弹性体器件也开始受到重视，例如介电驱动器和介电发电机，其中关键的材料就是高介电常数和低介电损耗的橡胶纳米复合材料。高介电常数陶瓷纳米颗粒［纳米钛酸钡、巨介电CCTO（CaCu₃TiO₁₂，钛酸铜钙）等］是这类材料的重要纳米分散相。各种新型的橡胶纳米复合材料的性能优化和功能性呈现与填料的分散及组织和界面性能密切相关，因此对其物理/化学性质的深入理解和发展合适的加工分散方法至关重要。