二维纳米材料是指横向尺寸大于100 nm,厚度为一层或者几层原子层的片状结构。由于超高比表面积和电子在两个维度的量子限制,这些超薄二维纳米材料显示许多优异的物理、光学、化学和电子特性。作为聚合物纳米填料,二维纳米材料具有非常高的增强效率和效应,同时还可赋予复合材料功能特性。在橡胶复合材料中也有广阔的应用前景。经过氧化法制备的石墨烯尺寸离散性大,但目前对石墨烯尺寸对橡胶复合材料性能的影响尚不明确。氮化硼纳米片具有类石墨烯的结构,有优异的绝缘导热性能。但目前对橡胶/氮化硼复合材料的研究主要受限于氮化硼纳米片的宏量制备,橡胶/氮化硼复合材料的制备方法,氮化硼纳米片的修饰以及橡胶-氮化硼纳米片的界面结构的构建。基于这一现状,作者开展了对氮化硼纳米片及其橡胶复合材料的研究。主要内容如下:(1)选取三种不同尺寸的石墨为原材料,通过氧化法制备了三种不同尺寸的氧化石墨烯(GO)。用胶乳复合法制备了含有3种不同尺寸GO的天然橡胶(NR)/GO复合材料。详细研究了GO的尺寸对NR/GO复合材料力学性能以及天然橡胶应变诱导结晶(SIC)的影响。研究发现,在NR中加入少量GO就能显著提高NR的模量。模量提高的幅度与加入的GO的尺寸有关。尺寸最小的G1增强效果最明显。动态机械测试和溶胀实验表明G1和NR的界面相互作用最强。XRD测试表明G1能够更有效的促进NR的应变诱导结晶。更强的界面作用力促进了应力转移和应变诱导结晶,这二者的共同作用是模量提升的原因。(2)目前,大多数制备聚合物/BNNSs复合材料的方法不适合大规模的生产。淤浆法有潜力大规模制备聚合物/BNNSs复合材料。通过超声对氮化硼进行液相剥离,形成氮化硼纳米片的水悬浮液,然后通过溶剂交换将水替换成容易挥发的乙醇,制备了浓度约为50 mg/m L的BNNSs淤浆。再通过传统的双辊开炼机用淤浆混合的方法制备了丁苯橡胶(SBR)/BNNSs复合材料。淤浆中的溶剂可以阻止BNNSs的团聚,能有效的促进BNNSs在橡胶基体中的分散。硅烷偶联剂的加入进一步改善了BNNSs的分散以及BNNSs与基体的界面结合。通过FTIR,XPS和TGA证明了硅烷有效的改性了BNNSs。通过SEM,平衡溶胀实验,Mooney-Rivlin曲线,Nint方程等证实了不同体系间填料分散和与基体相互作用的差异。界面与分散的改善有助于复合材料力学性能和导热性能的提高。环境友好的淤浆法有助于大规模制备BNNSs聚合物导热复合材料。(3)利用原位氧化聚合,实现了一种能在水中制备聚罗丹宁包覆氮化硼纳米片(PRh-BNNSs)的简易环保的方法,通过TEM,DRIFT,UV-Vis,TG和XPS等测试方法,证实在BNNSs的表面成功包覆了一层聚罗丹宁。包覆在BNNSs表面的聚罗丹宁能够参与到橡胶的硫化交联反应当中,从而有效增加BNNSs与橡胶基体间的界面相互作用。通过溶胀实验,冰点下降,表面能,SEM等证实了PRh-BNNSs与橡胶基体之间更强的相互作用。因此,SBR/PRh-BNNSs纳米复合材料和未改性的BNNSs复合材料相比,机械性能和导热性能显著增强。此外,BNNSs的表面改性结合BNNSs在复合材料中的取向能够更进一步提高复合材料的导热系数。(4)利用双辊开炼机将橡胶链机械接枝到聚罗丹宁包覆的BNNSs上,再通过真空抽滤制备了超柔韧的绝缘高导热膜。通过FTIR,NMR,AFM,TEM和TG等测试方法,证实橡胶链的接枝。接枝的橡胶链能将BNNSs连接在一起,形成高度取向的层状结构。此外,通过调整BNNS和罗丹宁的比值从而控制接枝到BNNS上的橡胶链的含量,得到了面内导热系数高达45.7 Wm-1K-1的柔韧绝缘膜,这个数值比绝大多数报道的BN基复合材料或薄膜要高。