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白炭黑(silica)是橡胶工业常用的补强剂,由于表面含有大量含氧基团,极性大难以在非极性橡胶基体中分散,限制了其补强效果的发挥。氧化石墨烯(GO)是最近几年研究比较热门的一种补强剂,其在橡胶中的分散性也成了制约其补强性的瓶颈。具有三明治结构的Silica/GO复合填料,既能一定程度上克服GO以及Silica由于表面能大而团聚的缺点,同时又能赋予橡胶优异的导电导热性能、力学性能以及良好的动态性能,引起研究者极大的兴趣和关注。本文以天然橡胶为基体,从复合填料的制备入手,采用乳液共混制备了复合材料;通过变更制备复合填料所采用的改性剂的种类以及调整复合填料中GO的用量,探究了Silica/GO复合填料对NR性能的影响。分别利用硅烷偶联剂TESPT、硅烷偶联剂APES、离子液体HMIM对白炭黑进行改性,采用改良的Hummer法制备了GO浆液,利用分子间氢键或静电作用制备了具有三明治结构的GO/silica复合填料,将其添加到天然胶乳中制备了复合材料。通过X射线衍射以及拉曼光谱对制备的GO进行表征,同时也研究了硫化胶的硫化性能、物理机械性能和动态动态性能。研究结果表明,与添加HMIM和Si-69制备的复合材料相比,添加APES制备的复合材料具有更快的硫化速度,更高的交联程度;更好的橡胶-复合填料相容性;更高的拉伸强度、撕裂强度和定伸应力;更小的滚动阻力。采用改性效果最好的APES作为改性剂,保持白炭黑的用量不变,依次增加GO的用量,利用静电作用制备了GO/Silica复合填料并添加到天然胶乳中。采用XRD,Raman光谱,Zeta电位以及TEM测试来表征Silica/GO复合填料中白炭黑与GO的相互作用;通过两种不同的方程定量评价复合填料-橡胶相互作用;同时也研究了硫化胶的物理机械性能、动态性能以及导热和导电性能。研究结果表明:随着复合填料中GO用量的增加,橡胶和复合填料之间的相互作用呈现先增强后减弱的趋势,并在GO为1.5 phr时达到最佳值。DMA测试结果表明,与纯白炭黑填充天然橡胶相比,采用Silica/GO复合填料填充的天然橡胶具有更好的抗湿滑性能。与纯白炭黑填充相比,Silica/GO复合填料填充的硫化胶的导热性和导电性明显改善。提高橡胶-填料的相互作用一直是橡胶补强的核心,将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(TESPT)还原和官能化处理的氧化石墨烯(TGO)与经过3-氨基三乙氧基硅烷(APES)表面改性的白炭黑(As)利用静电自组装制备类似三明治结构的白炭黑/氧化石墨烯复合填料(AsTG),从而成功将多硫键引入复合填料体系,将复合填料添加到天然胶乳中制备复合材料。硫化过程中,TESPT中的多硫键产生自由基参与硫化反应,进而提高橡胶与GO的相互作用。采用Raman光谱,以及TEM表征Silica/GO复合填料中白炭黑与GO的相互作用;同时也对硫化胶的物理机械性能、动态性能以及物理机械性能做了一定的研究。研究结果表明,白炭黑均匀地分散在GO的片层表面;与AsG(白炭黑与As液相直接复合)填充天然橡胶相比,As TG填充的天然橡胶填料网络化程度明显降低,体系的物理机械性能和导热性能明显改善。