1.2.5　纳米氧化锌/橡胶复合材料

早在20世纪80年代，日本、美国和德国等国家已经开始纳米氧化锌的研究。德国拜耳公司首先向市场提供商业化的纳米氧化锌。国内纳米氧化锌研究起步较晚，开始于20世纪90年代初，但发展迅速。纳米氧化锌的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、化学气相沉积法和均匀沉淀法等，其中均匀沉淀法较适合于工业化生产。通过制备方法和具体工艺的调控，制备出的纳米结构形状十分丰富，包括纳米棒状、纳米带状、纳米弹簧状、纳米管状、纳米片状和纳米雪花状等。众所周知，微米尺度的氧化锌是橡胶工业中重要的活化剂，对橡胶的硫化性能和橡胶制品的最终性能具有重要影响。与传统氧化锌相比，纳米级氧化锌的比表面积更大，在充当活化剂时化学活性更强，可在较少用量下实现相同的效果，实现氧化锌的减量使用，这对减少橡胶制品的环境污染具有重要意义。

纳米氧化锌在橡胶中的应用包括替代传统氧化锌用作硫化活化剂，作为纳米填料可以提高橡胶的导热性和抗紫外辐射性能。

研究表明，纳米氧化锌不仅能改善硫化加工性能，还可以提高橡胶复合材料的力学性能和耐磨性等，提高橡胶复合材料的综合性能。为了进一步发挥纳米氧化锌的活化效果，研究人员将纳米氧化锌包覆在载体上，制备了新型的植活式纳米氧化锌。该新型纳米氧化锌可在一定程度上解决纳米氧化锌的团聚问题，提高氧化锌的活化效率^[51]。纳米氧化锌具有较高的热导率［25W/(m·K)］，纳米氧化锌可在相对较低含量下构建完整的导热网络，是较理想的导热填料。在纳米氧化锌填充的硅橡胶体系中，纳米氧化锌的加入不但使硅橡胶的热导率大幅提高，而且同时保持良好的电绝缘性能。此外，纳米氧化锌可通过吸收和散射紫外线，实现对紫外辐射的屏蔽。通过合理调控纳米氧化锌的粒径和含量，可以制备出高紫外线屏蔽效率和高度透明的橡胶复合材料。

总体来看，纳米氧化锌既可作为活化剂，又可作为补强剂，还可作为功能性助剂。但其密度大，表面修饰不如纳米二氧化硅容易。未来的发展方向是：降低纳米氧化锌的生产成本，发展先进的表面修饰技术，提高纳米氧化锌的分散性和增强效果以及导热效果，拓展纳米氧化锌在浅色抗紫外老化橡胶制品中的应用等。