7大類納米粉體材料在液體硅橡膠中的應用

液體硅橡膠主要是由基礎聚合物、增強填料、交聯劑以及各種助劑等組分按一定的比例制得具有自流平性及觸變性的基膠，然后在室溫或者加熱條件下與空氣中的水分接觸或與交聯劑作用形成的彈性體。

由于純液體硅橡膠的物理機械性能非常差，一般需要經過增強改性以滿足實際應用需求，其中添加增強填料無疑是最為簡潔便利的方法。常用的納米填料主要有納米二氧化硅、納米碳酸鈣、有機蒙脫土、碳納米管和石墨烯、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、碳化硅、氧化鋁及納米銀線等。

1、納米二氧化硅（SiO2）

納米SiO2合成的方法主要以氣相法和沉淀法為主，采用氣相法制備的納米SiO2表面羥基少，粒徑均勻，分散性較好。祝智敏等以氣相法SiO2作為增強填料，發現添加10份SiO2后，液體硅橡膠的物理機械性能有明顯的提高，邵爾A硬度、拉伸強度和剪切強度可分別達到40、1.6MPa、1.4MPa；經過老化后剪切強度沒有顯著的變化。

由于氣相法SiO2的成本較高，因此成本較低的沉淀法SiO2備受關注。沉淀法SiO2含水量較高，表面羥基數也遠遠高于氣相法SiO2，使得沉淀法SiO2的表面活性很高，極易發生團聚，不利于在橡膠基體中分散，因此為了解決這一問題通常采用物理或者化學方法對其進行表面改性，阻止團聚現象的產生，提高其分散性。

Li等開發了一種液相原位表面修飾的改性方法，結果發現，經過修飾后的沉淀法SiO2與液體硅橡膠基體的相容性有了極大地提高，對于液體硅橡膠增強效果不亞于氣相法SiO2，從而拓寬了沉淀法SiO2的應用前景。

2、納米碳酸鈣

納米碳酸鈣具有粒徑小、比表面積高、表面活性高、填充量大及利于加工等優點，其作為橡膠增強填料不僅成本低廉，而且表現出很好的增強增韌、殺菌消毒等效果，因此納米碳酸鈣作為一種常見的增強填料被廣泛應用于液體硅橡膠。

Yin等以納米碳酸鈣作為液體硅橡膠的增強填料，結果發現，當納米碳酸鈣的添加量為100份時，硅橡膠的拉伸強度與未增強硅橡膠相比提高了4.4倍，扯斷伸長率提高了3倍，同時耐熱氧老化性、耐油性也有顯著的提高，表明納米碳酸鈣具有突出的增強效果。

3、有機蒙脫土（OMMT）

蒙脫土（MMT）是一種典型的層狀硅酸鹽，在橡膠工業中是一種較為常見的增強填料。為提高MMT與硅橡膠的相容性，通常對其進行有機改性以制得OMMT。研究發現，OMMT可以很好地分散在硅橡膠基體中，從而大幅提升硅橡膠的物理機械性能。

Wang等通過溶液插層法制備了OMMT/液體硅橡膠復合材料，發現復合材料的物理機械性能遠優于氣相法SiO2/液體硅橡膠復合材料；結構分析表明，OMMT在橡膠基體中呈現剝離態結構。

4、碳納米管（CNT）

由于CNT長徑比大、模量高以及極高的韌性和較低的密度，使其一直以來備受關注，因而CNT在液體硅橡膠增強領域的研究也越來越廣泛。

Frogley等研究發現，用SWNT增強液體硅橡膠的初始模量隨著SWNT添加量的增加而增大；SWNT的高長徑比、低密度及其在橡膠基體中良好的分散性對復合材料具有突出的增強效果。此外，許多研究表明，用CNT對硅橡膠起到增強效果的同時還賦予了硅橡膠一定的導熱性。

5、石墨烯

石墨烯是一種以sp2碳原子雜化而成的具有六邊形點陣排列的一類二維納米材料，其具有優異的電學、熱學以及物理機械性能，且性能穩定，來源廣泛，制備簡單，是一種非常理想的功能性填料。

Zhao等采用乙烯基三乙氧基硅烷（TEVS）修飾氧化石墨烯（GO），通過原位法制備了TEVS－GO/液體硅橡膠，結果表明，當TEVS-GO質量分數為0.3%時，液體硅橡膠的拉伸強度、撕裂強度、剪切強度比純液體硅橡膠分別提高了2.3倍、2.79倍及1.97倍；同時失重10%的熱分解溫度提高了16℃，TEVS-GO表現出良好的增強效果。

6、納米氧化鋅（ZnO）

ZnO是橡膠工業中常用的硫化活化劑，也可作為填料提高材料的物理機械性能及導熱性。

理論上，減小ZnO的粒徑及增大比表面積對于提高反應活性是有利的，因此納米ZnO可作為液體硅橡膠的功能型增強填料。另外，ZnO也是良好的紫外線屏蔽劑，具有防老化性，經過修飾后的ZnO還可賦予硅橡膠新的特性如自清潔性等。

7、納米二氧化鈦（TiO2）

納米TiO2具有表面缺陷少、非配對原子多、比表面積大等特點，將其用于增強橡膠，易發生物理或化學結合，增加交聯位點，有利于提高橡膠材料的物理機械性能；當在應力場中受到外力作用后，納米TiO2在基體中產生微區形變而吸收能量，橡膠材料表現出良好的抗輻射能力。

Yu等研究發現，高添加量納米TiO2（質量分數35%）可以對液體硅橡膠的介電性和物理機械性能起到良好的改善效果，頻率為0.1Hz時的介電常數為4.9，擊穿強度為160kV/mm，撕裂強度達5.3MPa。

其他功能性增強填料除上述幾種功能性納米增強填料之外，還有很多其他類型的增強填料，比如碳化硅、氧化鋁、納米銀線等，這些增強填料不僅可有效改善液體硅橡膠的物理機械性能還可以賦予某些特殊性能。

資料來源：《劉建,田慶豐,李小紅,張治軍.納米材料增強液體硅橡膠的研究進展[J].合成橡膠工業,2018,41(06):477-482》