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目前常用的橡胶填料为炭黑。但是，其存在两方面缺点，一是炭黑为黑色，在白色橡胶领域则无法应用;二是炭黑粒子通常都是球状的，无法起到特殊的功能性填料的作用。这两方面的缺点较大程度的限制了炭黑的应用。针状硅灰石具有特殊的针状结构、白色、无毒、具有较高的长径比等优点，是一种常用的矿物填料，被广泛的用作聚合物填料，具有较好的增强性能。论文选用湖北冯家山产的针状硅灰石代替昂贵的炭黑添加到天然—顺丁—丁苯(NR—BR—SBR)橡胶中制备得到针状硅灰石/橡胶复合材料，为硅灰石的深加工处理及其在输送带中作为功能填料使用提供了理论依据，并提高了硅灰石矿物的经济附加值。
本文采用机械共混法制备得到了针状硅灰石/橡胶复合材料，利用针状硅灰石特殊的高长径比特性提高复合橡胶的拉伸强度及摩擦系数，拟制备得到力学性能满足企业技术指标要求、高摩擦系数的橡胶复合材料。设计单因素试验探讨了针状硅灰石的粒径、长径比、添加量等因素对复合材料拉伸及摩擦性能的影响;最后在单因素试验的基础上设计混合正交试验，交叉考虑各影响因素对材料拉伸及摩擦性能影响的大小，综合各性能考虑确定了出满足企业技术指标的最佳试验配方。研究结果表明:
1、干法改性针状硅灰石结果显示，在相同改性条件下硬脂酸改性处理的针状硅灰石与水的接触角较大、改性效果较好，针状硅灰石粒径越大改性后的试样与水的接触角越大、改性效果越好。红外光谱测试结果显示，硬脂酸改性处理的针状硅灰石粉体试样在2918cm-1、2850cm-1处分别有较为明显的亚甲基（—CH2—）不对称伸缩振峰、对称伸缩振动峰动，表明了硬脂酸与针状硅灰石粉体表面之间发生了化学吸附。
2、针状硅灰石的加入，提高了橡胶基体的交联密度，导致针状硅灰石/橡胶复合材料的拉伸强度有了较大程度的提高。硅灰石分布于橡胶分子链间，拉伸测试时橡胶分子链变形受到较大程度的限制，导致针状硅灰石/橡胶复合材料拉伸断裂伸长率降低。研究表明，复合材料的拉伸强度随硅灰石添加量的增加呈先增大后减小的趋势、随硅灰石粒径的增大而减小、随硅灰石长径比增大而增大。复合材料的断裂伸长率随硅灰石添加量的增加呈先增后减的趋势、随硅灰石粒径的增大而减小、随硅灰石的长径比的增加而减小。当针状硅灰石添加量为45wt％、d50为3.33μm、长径比为13时，复合材料的拉伸强度为25.28MPa、断裂伸长率为450.70％，拉伸强度提高了7.17MPa，与未添加硅灰石的复合材料相比提高了约40％，此时复合材料的拉伸性能最好。
3、针状硅灰石斜交于橡胶基体中，导致橡胶表面粗糙度增加，复合材料摩擦系数增大。针状硅灰石与橡胶基体界面粘结效果与复合材料的耐磨性能息息相关，界面粘结效果较差时，磨损试验中更易造成脱落现象，导致耐磨性能较差。研究表明，针状硅灰石添加量对复合材料摩擦系数影响较大，针状硅灰石添加量越大复合材料摩擦系数越大、针状硅灰石粒径及长径比对复合材料摩擦系数影响较小;针状硅灰石艨胶复合材料的体积磨损量随针状硅灰石的添加量的增加而增大、随针状硅灰石粒径的增加呈先减小后增大的趋势、随针状硅灰石长径比的增加而增大。当针状硅灰石d50为7.82μm、添加量为40 wt％、长径比约为13时，复合材料摩擦系数为1.61，体积磨损量86.08mm3，此时复合材料的耐磨性能较好且摩擦系数与未添加针状硅灰石相比提高了0.30，约23.5％。
4、针状硅灰石/橡胶复合材料摩擦后的表面SEM形貌分析得出，针状硅灰石斜交于橡胶基体表面，导致复合材料表面粗糙度增大。针状硅灰石添加量较大的复合材料中，斜交于橡胶基体表面的针状硅灰石越多，表面粗糙度越大，这与针状硅灰石添加量越大复合摩擦系数越大是一致的。硅烷改性的针状硅灰石在橡胶基体中的分散性比硬脂酸改性处理的针状硅灰石差，团聚现象更明显，这与硅烷改性处理的复合材料断裂伸长率较小是一致的。粒径较大、长径比较小的针状硅灰石Wol-FC凸出在橡胶基体表面的一端短径较粗，进行摩擦试验时复合材料表面越难以被磨损，这与长径比越小复合材料体积磨损量越小也是相一致的。
5、单因素试验制备得到的复合材料摩擦系数较高、拉伸强度较大，但复合材料的拉伸断裂伸长率及耐磨性能不够理想。在单因素试验的基础上设计混合正交试验确定出满足企业技术指标最佳配方，针状硅灰石粒径d50为7.2～7.8μm左右、长径比为8左右、添加量为45wt％、硬脂酸改性处理。此时复合材料的拉伸强度为19.73MPa、断裂伸长率为555.48％、体积磨损量为63.91mm3。最佳配方条件下复合材料的拉伸性能及耐磨性能满足山东安能公司提供的技术指标要求，老化性能也满足输送带GB/9770指标，拉伸强度、硬度与半补强炭黑/NR、半补强炭黑/SBR橡胶复合材料接近，断裂伸长率优于半补强炭黑/NR、半补强炭黑/SBR橡胶复合材料，摩擦提高了0.33，约25.3％。