碳納米管/橡膠復(fù)合材料的制備方法及性能研究現(xiàn)狀和進(jìn)展

穆柄臻，陳海龍，何 燕

（青島科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266100）

因具有優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，橡膠作為一種具有非凡戰(zhàn)略地位的材料被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、航空航天、交通運(yùn)輸和日常生活等眾多領(lǐng)域。目前我國(guó)橡膠需求量約占全球橡膠需求量的1/3，是世界上最大的橡膠消費(fèi)國(guó)[1-3]。要獲得性能優(yōu)異的橡膠制品，在膠料中添加補(bǔ)強(qiáng)劑是目前應(yīng)用最廣泛的方法。碳納米管（CNTs）具有高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率和高電導(dǎo)率等特點(diǎn)[4-5]，可作為膠料的優(yōu)良補(bǔ)強(qiáng)劑，為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)CNTs/橡膠復(fù)合材料開展了大量的研究。

本文綜述CNTs的改性及CNTs/橡膠復(fù)合材料的制備與性能研究，分析CNTs/橡膠復(fù)合材料的發(fā)展前景和存在問(wèn)題。

1 CNTs的改性

CNTs長(zhǎng)徑比大，分子間存在較大的范德華力，在聚合物基體中易發(fā)生團(tuán)聚，且化學(xué)惰性極強(qiáng)，難以與聚合物基體產(chǎn)生有效的界面作用。對(duì)CNTs進(jìn)行改性，可提高其在橡膠基體中的分散性和界面結(jié)合性。

目前，CNTs的改性方法可分為共價(jià)鍵修飾和非共價(jià)鍵修飾[6-7]。共價(jià)鍵修飾是對(duì)CNTs進(jìn)行氧化處理，使CNTs表面帶有羥基、羧基等功能基團(tuán)，處理方法有酸處理法[8-10]、化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法等[7，11-14]；非共價(jià)鍵修飾常利用表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺等包覆在CNTs表面以提高CNTs的分散性，或利用多巴胺、吡咯等以π-π鍵和氫鍵作用進(jìn)行修飾[15]。

商贏雙[16]以氫氧化鈉作為催化劑，用二氟二苯甲酮修飾多壁CNTs，發(fā)現(xiàn)采用經(jīng)共價(jià)鍵修飾后的CNTs制備的復(fù)合材料強(qiáng)度增大，摩擦因數(shù)減小，表現(xiàn)出良好的耐磨性能。

Y.WANG等[17]通過(guò)化學(xué)方法在羧基化CNTs表面接枝一種溫敏性聚合物，使得改性CNTs對(duì)溫度反應(yīng)靈敏，擴(kuò)展了CNTs的應(yīng)用領(lǐng)域。

共價(jià)鍵修飾會(huì)對(duì)CNTs結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，目前越來(lái)越多的學(xué)者將非共價(jià)鍵修飾作為研究重點(diǎn)。劉盼等[18]使用非共價(jià)鍵修飾方法，用多巴胺作為改性劑對(duì)多壁CNTs改性，將改性CNTs加入天然膠乳中制備了改性CNTs/天然橡膠（NR）復(fù)合材料，并研究了其性能，CNTs改性前后在NR基體中的分散狀態(tài)如圖1所示。

圖1 CNTs改性前后在NR基體中的分散狀態(tài)Fig.1 Dispersion states of CNTs before and after modification in NR matrix

葛怡[19]用離子液體對(duì)多壁CNTs進(jìn)行非共價(jià)鍵改性，將改性的CNTs加入天然膠乳中制備了改性CNTs/NR復(fù)合材料，并將其與未改性CNTs/NR復(fù)合材料進(jìn)行了性能比較。結(jié)果表明，改性CNTs在NR基體中分散更均勻，改性CNTs/NR復(fù)合材料的力學(xué)性能提升，儲(chǔ)能模量和損耗模量增大。

韓霄[20]用溶膠凝膠法制備二氧化硅包覆的改性CNTs，將其添加到甲基乙烯基硅橡膠（MVQ）中制備了介電MVQ膠料，并將其與添加未改性CNTs制備的介電MVQ膠料進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的比較。結(jié)果表明，二氧化硅包覆的改性CNTs在MVQ基體中分散性更好，與MVQ基體的界面結(jié)合更強(qiáng)。

綜上所述，改性CNTs在橡膠基體中的分散效果更好，與橡膠基體的界面結(jié)合更強(qiáng)，膠料的物理性能更優(yōu)異。

2 CNTs/橡膠復(fù)合材料的制備

CNTs/橡膠復(fù)合材料的性能除了與CNTs及橡膠基體有關(guān)外，其制備方法也至關(guān)重要，因此合理選擇CNTs/橡膠復(fù)合材料的制備方法成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。目前，CNTs/橡膠復(fù)合材料的制備方法有機(jī)械共混法、熔融共混法、溶液共混法、噴霧干燥法、膠乳共混法和淤漿共混法。

2.1 機(jī)械共混法

機(jī)械共混法，即使用開煉機(jī)或密煉機(jī)，通過(guò)機(jī)械力的作用對(duì)橡膠材料施加拉伸和剪切作用力，使橡膠基體產(chǎn)生斷裂、破碎、流動(dòng)，甚至打破橡膠分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)機(jī)械力使配合劑分散均勻，從而使配合劑更好地與橡膠基體形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高膠料的性能[21-22]。

周友磊[23]使用機(jī)械共混法和溶液共混法制備了碳材料/氟硅橡膠復(fù)合材料，研究了兩種制備方法對(duì)CNTs分散性的影響，從而獲得綜合性能更為優(yōu)異的氟硅橡膠復(fù)合材料。

岳紀(jì)玲[24]采用機(jī)械共混法制備了CNTs/NR復(fù)合材料，研究了CNTs對(duì)復(fù)合材料動(dòng)態(tài)疲勞性能及耐磨性能的影響，發(fā)現(xiàn)相較于炭黑/NR復(fù)合材料，CNTs/NR復(fù)合材料的耐疲勞性能和耐磨性能更好，但是CNTs用量需要嚴(yán)格調(diào)配。

機(jī)械共混法具有生產(chǎn)規(guī)模大、可操作性強(qiáng)、工藝流程較為簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，是橡膠行業(yè)中最傳統(tǒng)、應(yīng)用最廣泛的混煉工藝。機(jī)械共混法的缺點(diǎn)是：（1）前期需對(duì)橡膠塊進(jìn)行切割處理，切塊不規(guī)范將影響后期加工；（2）作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備能耗高；（3）CNTs在橡膠中難以均勻分散。

2.2 熔融共混法

熔融共混法，即將橡膠材料加熱至其流動(dòng)溫度以上，利用橡膠材料在熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性與CNTs混合，形成復(fù)合材料[25]。

P.VERGE等[26]采用熔融共混法制備了CNTs/丁腈橡膠（NBR）復(fù)合材料，研究了NBR的丙烯腈含量對(duì)接枝CNTs數(shù)量的影響。結(jié)果表明，隨著NBR的丙烯腈含量的增大，CNTs表面接枝聚合物的速率增大。

R.SOUNDARARAJ等[27]使用熔融共混法制備了功能化多壁CNTs/炭黑/NR納米復(fù)合材料，并對(duì)其形態(tài)和力學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，與炭黑/NR復(fù)合材料相比，CNTs部分替代炭黑制備的CNTs/炭黑復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能。

N.N.B.MOHAMMAD等[28]使用熔融共混法將CNTs與NR混合，系統(tǒng)研究了CNTs/NR納米復(fù)合材料的流變性能與CNTs含量的關(guān)系。流變學(xué)分析表明，與未添加CNTs的天然橡膠膠料相比，CNTs/NR復(fù)合材料的損耗模量有所提高。

熔融共混法具有一系列優(yōu)點(diǎn)：（1）工藝流程簡(jiǎn)單，操作便捷；（2）可以更大程度地發(fā)揮外部機(jī)械力作用，提高CNTs的分散性；（3）不需要去除溶劑，減少了工藝流程。但熔融共混法也存在一些缺點(diǎn)：（1）需根據(jù)不同復(fù)合材料的熔點(diǎn)設(shè)置不同的工藝溫度；（2）高溫操作具有危險(xiǎn)性；（3）部分復(fù)合材料粘性大，熔融狀態(tài)下流動(dòng)性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)填料的均勻分散。

2.3 溶液共混法

溶液共混法，即將CNTs在溶液中超聲解纏，在有機(jī)溶劑中與橡膠混合，混合物干燥后即得母膠，將母膠與其他配合劑混煉即得橡膠復(fù)合材料[29-30]。

賈承赟等[30]以NBR為基體，丙酮為溶劑，采用溶液共混法制備了多壁CNTs/NBR復(fù)合材料。試驗(yàn)結(jié)果顯示，CNTs/NBR復(fù)合材料的滑動(dòng)性能和耐磨性能好。

G.SUI等[31]以甲苯為溶劑，通過(guò)溶液共混法制備了CNTs/NR復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果顯示，CNTs提高了復(fù)合材料的活化能，因此復(fù)合材料的硫化需要更多的熱量。

L.H.WANG等[32]以己烷為溶劑，使用溶液共混法，制備了CNTs/硅橡膠復(fù)合材料。研究了不同CNTs含量的復(fù)合材料的壓阻率。結(jié)果表明，CNTs/硅橡膠復(fù)合材料的壓阻率穩(wěn)定，適宜作為柔性壓力傳感器的敏感材料。

H.YANG等[33]使用溶液共混法，即將CNTs等填料加入四氫呋喃中攪拌分散，隨后與硅橡膠混合，再經(jīng)過(guò)干燥、混煉等工序制得CNTs/硅橡膠復(fù)合材料，并研究了其導(dǎo)電性能。分析認(rèn)為，納米填料粒子的均勻分布和CNTs與石墨烯之間形成的橋接結(jié)構(gòu)使填料的滲閾值減小，復(fù)合材料的電阻響應(yīng)更好。

溶液共混法在液相條件下進(jìn)行CNTs與橡膠的混合，可以更好地實(shí)現(xiàn)CNTs的分散，提高CNTs/橡膠復(fù)合材料的性能。此方法也有一定缺點(diǎn)：（1）不易制備高填充量的復(fù)合材料；（2）不易去除溶劑，處理不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境污染；（3）所需溶劑種類多且價(jià)格昂貴；（4）易出現(xiàn)CNTs自然沉降；（5）混合工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料最終性能有強(qiáng)影響，需嚴(yán)格控制混合時(shí)間、速度和溶劑配比等。

2.4 噴霧干燥法

噴霧干燥法的主要設(shè)備是噴霧干燥機(jī)，其工作原理是空氣經(jīng)過(guò)濾和加熱后呈螺旋狀均勻進(jìn)入干燥器，料液經(jīng)料液塔體頂部的高速離心霧化器噴出而形成極細(xì)微的霧狀小液滴，小液滴與高溫輥或熱空氣流接觸，在極短的時(shí)間內(nèi)干燥為成品[34]。

噴霧干燥工藝分為3步：第1步，利用高速旋轉(zhuǎn)技術(shù)或高壓氣流將物料霧化成微小液滴；第2步，小液滴與高溫輥或熱空氣流接觸，瞬間汽化完成干燥；第3步，干燥成品與熱空氣分離后收集[35]。CNTs/橡膠復(fù)合材料的噴霧干燥制備方法為：將CNTs與其他橡膠填料一起研磨并加水混合分散成懸浮液，將懸浮液與膠乳混合，混合液通過(guò)噴霧干燥機(jī)霧化，霧化后液滴接觸高溫輥，在高溫輥上瞬間實(shí)現(xiàn)干燥而形成橡膠薄膜，通過(guò)輥筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)將橡膠層堆積，到達(dá)一定厚度后取出。

周湘文等[36-37]將制備的CNTs懸浮液與丁苯膠乳混合后，使用噴霧干燥法制備了CNTs/丁苯橡膠（SBR）復(fù)合材料，對(duì)其進(jìn)行電性能和熱性能研究，結(jié)果表明CNTs/SBR復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性好。

噴霧干燥法的優(yōu)點(diǎn)：（1）混煉時(shí)間短，生產(chǎn)效率高；（2）填料分散效果好，產(chǎn)品性能更優(yōu)。噴霧干燥法的缺點(diǎn)：（1）設(shè)備規(guī)模大；（2）噴霧干燥時(shí)物料容易粘在干燥塔上。

2.5 膠乳共混法

膠乳共混法是針對(duì)具有膠乳形態(tài)的NR和部分合成橡膠的濕法混煉方法，即將納米填料與膠乳混合，通過(guò)機(jī)械攪拌等作用，使填料在膠乳中均勻分散，然后加入絮凝劑絮凝，絮凝物干燥后即為母膠，將母膠與其他配合劑混煉后即得橡膠復(fù)合材料[38-39]。

對(duì)于CNTs/橡膠復(fù)合材料，先通過(guò)超聲攪拌使CNTs在含有表面活性劑的水中均勻分散而獲得CNTs溶液，再在膠乳中加入甲酸、氯化鈣等絮凝劑和CNTs溶液，經(jīng)過(guò)絮凝、干燥后得到母膠，將母膠與防老劑、促進(jìn)劑等小料混煉后制成CNTs/橡膠復(fù)合材料。

Z.PENG等[40]采用膠乳共混法制備功能化多壁CNTs/NR復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的分散狀態(tài)和物理性能。結(jié)果顯示，CNTs的表面功能化使得其在NR基體中呈現(xiàn)更好的分散狀態(tài)，從而使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性得到顯著提高。

S.BHATTACHARYYA等[41]將羧基化多壁CNTs作為補(bǔ)強(qiáng)劑，采用膠乳共混法制備了CNTs/NR復(fù)合材料。試驗(yàn)結(jié)果表明，用膠乳共混法可以大幅度改善CNTs的團(tuán)聚問(wèn)題。

J.I.GUMEDE等[42]通過(guò)膠乳共混法制備了單壁CNTs/再生橡膠/NR復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，加入CNTs可以顯著改善復(fù)合材料的性能和可利用性。

膠乳共混法優(yōu)點(diǎn)在于：（1）更好地實(shí)現(xiàn)CNTs在橡膠基體中的均勻分散；（2）填料及橡膠處于液相，減少了粉塵污染，更環(huán)保；（3）能耗低，相比其他方法更節(jié)能；（4）相比溶液共混法，不再使用單一有機(jī)溶劑，解決了溶劑選擇、廢液處理困難等問(wèn)題。膠乳共混法的缺點(diǎn)有：（1）適用范圍窄，僅針對(duì)具有膠乳形態(tài)的NR和部分合成橡膠；（2）雖然可以使CNTs的分散性得到改善，但依然存在團(tuán)聚問(wèn)題；（3）天然膠乳與CNTs混合后會(huì)出現(xiàn)CNTs自然沉降、母膠中CNTs分散性較差的問(wèn)題。

2.6 淤漿共混法

何燕等[43]提出了一種CNTs/NR復(fù)合材料的新制備方法，即先通過(guò)添加表面活性劑和粉末狀小料增大膠乳的粘稠度，再將CNTs分量多次加到天然膠乳中，形成類似淤漿的混合物，混合物干燥后與其他配合劑混煉，即制得CNTs/NR復(fù)合材料，該方法稱為淤漿共混法。此方法中，CNTs在淤泥狀態(tài)的膠乳中可以更好地分散，有效地減少了CNTs的團(tuán)聚。

3 CNTs/橡膠復(fù)合材料的性能

3.1 力學(xué)性能

CNTs網(wǎng)格主要由C—C鍵構(gòu)成，所以CNTs具有極高的強(qiáng)度和剛度。另外，CNTs為中空的結(jié)構(gòu)，在外力作用下首先產(chǎn)生直徑或體積的變化，不會(huì)直接出現(xiàn)脆斷現(xiàn)象。CNTs用作復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)劑能有效承受應(yīng)力傳遞，使復(fù)合材料在強(qiáng)度、彈性和耐疲勞性能等方面得到不同程度的改善。

楊前勇等[44]采用機(jī)械共混法制備單壁CNTs/丁基橡膠復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)隨著CNTs用量的增大，更多的橡膠分子鏈聚集吸附其上，使得復(fù)合材料的硬度逐漸增大，抵抗外力變形的能力增強(qiáng)；當(dāng)CNTs用量為2份時(shí)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最大。

白彥江等[45]用不同長(zhǎng)徑比的多壁陣列CNTs替代部分炭黑，制備了CNTs/炭黑/NR復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的加工性能和靜態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果表明：增大CNTs的長(zhǎng)徑比和用量，可減少?gòu)?fù)合材料的硫化返原現(xiàn)象，提高加工安全性；CNTs具有納米增強(qiáng)效應(yīng)，提高了復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能。

李麗霞等[46]采用不同長(zhǎng)徑比的多壁CNTs部分替代炭黑制備了CNTs/炭黑/NR復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)：相較于炭黑/NR復(fù)合材料，CNTs/炭黑/NR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提升4%～10%；隨著CNTs長(zhǎng)徑比的增大，CNTs/炭黑/NR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，出現(xiàn)了CNTs的納米增強(qiáng)效應(yīng)。

秦穎等[47]研究了改性CNTs/三元乙丙橡膠復(fù)合材料的性能。結(jié)果表明：隨著改性CNTs用量的增大，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先增大后減小；改性CNTs用量為6份時(shí)，復(fù)合材料的交聯(lián)密度最大，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度最大。

袁兆奎等[48]研究了CNTs/NBR復(fù)合材料的性能。結(jié)果表明：CNTs用量適當(dāng)時(shí)，CNTs極大的長(zhǎng)徑比將橡膠分子鏈連接起來(lái)，增強(qiáng)了交聯(lián)作用，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度大幅提升；CNTs用量超過(guò)8份時(shí)，CNTs團(tuán)聚效應(yīng)增強(qiáng)，此時(shí)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制了分子鏈的運(yùn)動(dòng)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降。

3.2 導(dǎo)熱性能

CNTs具有極大的軸向熱導(dǎo)率，常用于提高聚合物材料的導(dǎo)熱性能，在高熱流密度電子器件、集成電路以及綠色輪胎等產(chǎn)品中具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)CNTs提高聚合物材料的導(dǎo)熱性能開展了大量的研究。

袁兆奎等[48]對(duì)CNTs/NBR復(fù)合材料的研究發(fā)現(xiàn)，CNTs用量較大時(shí)，CNTs之間可以相互作用，形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈[49]，從而使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率逐漸增大。

戶婷婷等[50]用單寧酸改性CNTs，通過(guò)乳液共混法制備了改性CNTs/羧基NBR導(dǎo)熱復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)：改性CNTs均勻分散在羧基NBR基體中，形成良好的導(dǎo)熱通道和導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，降低了填料-橡膠的界面熱阻；相比羧基NBR膠料，CNTs/羧基NBR復(fù)合材料的熱導(dǎo)率更大。

林嘉隆[51]制備了長(zhǎng)徑CNTs/氧化鋁/硅橡膠復(fù)合材料，研究其導(dǎo)熱性能。結(jié)果表明，CNTs/氧化鋁/硅橡膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率明顯較大。分析認(rèn)為，一方面CNTs本身具有很大的熱導(dǎo)率，另一方面CNTs所形成的導(dǎo)熱通道和導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)提高了熱量在硅橡膠基體中的傳遞效率。

高江姍[52]采用不同長(zhǎng)徑比和比表面積的CNTs制備了CNTs/炭黑/NR/順丁橡膠復(fù)合材料，對(duì)其進(jìn)行了導(dǎo)熱性能試驗(yàn)。結(jié)果表明，CNTs的長(zhǎng)徑比和比表面積越大，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。

3.3 導(dǎo)電性能

導(dǎo)電橡膠在具有良好導(dǎo)電性能的同時(shí)具有高彈性，被廣泛應(yīng)用于電磁屏蔽、吸波和傳感等領(lǐng)域[53]。目前，碳系導(dǎo)電填料由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性能，常常作為導(dǎo)電填料的首選，其中CNTs由于其大長(zhǎng)徑比和離域大π鍵的存在，與其他填料協(xié)同作用，可以在橡膠基體中形成遠(yuǎn)程的導(dǎo)電通路和完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高橡膠制品的導(dǎo)電性能。

趙柔[54]采用CNTs和膨脹石墨作為填料制備了CNTs/膨脹石墨/羧基NBR復(fù)合材料，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩種填料產(chǎn)生了協(xié)同作用，其復(fù)合材料的電導(dǎo)率顯著提高；采用CNTs和炭黑作為填料制備了CNTs/炭黑/MVQ復(fù)合材料，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在拉伸作用下單種填料的復(fù)合材料的電阻變化較大，導(dǎo)電性能不穩(wěn)定，兩種填料具有協(xié)同作用，其復(fù)合材料內(nèi)部形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在拉伸作用下復(fù)合材料的電阻變化較小，導(dǎo)電性能穩(wěn)定。

熊俊彬[55]通過(guò)多種方法制備了CNTs/低熔點(diǎn)合金/氟橡膠復(fù)合材料，研究CNTs和Sn42Bi58合金（錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是42%，鉍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是58%）對(duì)復(fù)合材料電性能的影響。結(jié)果表明：在CNTs與Sn42Bi58合金協(xié)同作用下，復(fù)合材料的體積電阻率明顯減小；CNTs提高了復(fù)合材料的耐高溫性能和耐腐蝕性能。

許圖遠(yuǎn)[56]對(duì)比改性CNTs/NR復(fù)合材料與CNTs/NR復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)，改性CNTs/NR復(fù)合材料具有更明顯的導(dǎo)電逾滲現(xiàn)象。分析認(rèn)為，改性CNTs在NR基體中分散更均勻，其形成更穩(wěn)定、更完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得復(fù)合材料的電阻下降明顯。

A.KRAINOI等[57]加入不同用量CNTs制備了CNTs/環(huán)氧化NR復(fù)合材料，并對(duì)其導(dǎo)電性能進(jìn)行了研究。根據(jù)滲流理論研究發(fā)現(xiàn)：復(fù)合材料具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；CNTs用量為3份時(shí)復(fù)合材料的介電常數(shù)和電導(dǎo)率顯著增大；CNTs用量過(guò)大會(huì)引起CNTs團(tuán)聚，隨著應(yīng)變的增大，復(fù)合材料的電導(dǎo)率減小。

4 CNTs/橡膠復(fù)合材料的發(fā)展

憑借CNTs優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能，CNTs/橡膠復(fù)合材料具有極高的應(yīng)用價(jià)值。但由于CNTs具有易團(tuán)聚、惰性強(qiáng)的缺點(diǎn)，極大地限制了其性能的發(fā)揮。CNTs/橡膠復(fù)合材料目前在以下幾個(gè)方面可以進(jìn)行更深入的研究。

（1）優(yōu)化CNTs改性方法。對(duì)CNTs進(jìn)行改性，是解決其易團(tuán)聚和強(qiáng)惰性的有效方法。目前CNTs的改性大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；強(qiáng)酸強(qiáng)堿等氧化處理方式雖可以大規(guī)模應(yīng)用，但會(huì)破壞CNTs結(jié)構(gòu)。要使CNTs具有更廣闊的應(yīng)用前景，尋找一種可大規(guī)模應(yīng)用且較大程度保留CNTs優(yōu)異結(jié)構(gòu)的改性方法必不可少。

（2）CNTs/橡膠復(fù)合材料完整生產(chǎn)線及配套設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用。目前CNTs/橡膠復(fù)合材料制備方法多種多樣且均具備規(guī)?；a(chǎn)的可能性，但是由于每種方法優(yōu)缺點(diǎn)明顯加之技術(shù)尚不成熟，目前市場(chǎng)上并無(wú)完整生產(chǎn)線和配套設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，因此研發(fā)規(guī)?；a(chǎn)CNTs/橡膠復(fù)合材料的方法和設(shè)備已是必然趨勢(shì)。

（3）CNTs導(dǎo)向的一致性。CNTs作為一維納米材料，其沿管壁方向的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能優(yōu)勢(shì)明顯，但實(shí)際應(yīng)用中難以保證其在橡膠基體中的導(dǎo)向一致性，因此如何實(shí)現(xiàn)CNTs導(dǎo)向的一致性仍需要深入研究。