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本文在开放式炼胶机上采用机械共混法制备出原位表面修饰纳米SiO2/ESBR纳米复合材料,探讨了不同表面改性剂修饰的SiO2对ESBR补强性能的差异以及表面修饰剂与基体界面作用的关系。同时,制备出原位表面修饰纳米SiO2/炭黑并用填料补强的ESBR复合材料,系统分析了复合材料中纳米SiO2与炭黑的相互作用关系以及由此引起的炭黑/ESBR橡胶复合材料机械性能、硫化加工性能和动态力学性能的变化。1.采用机械共混法制备了DNS-2型可分散性纳米SiO2和RNS-D型可反应性纳米SiO2与ESBR两种橡胶纳米复合材料,考察了不同表面修饰剂在两相界面间的作用情况,并借助TG、FTIR、SEM、溶胀测试、抽提结合胶等手段进行表征。实验结果表明,纳米SiO2粉体结构与表面修饰剂的差异决定了纳米微粒-有机基体间的相互作用关系,制约着SiO2表面的结合橡胶和硫化体系的交联密度,进而对SiO2的补强效果有着重要影响。作为一种在液相中原位表面修饰过的具有超疏水性的纳米SiO2,DNS-2纳米微粒与橡胶基体具有良好的相容性,表面修饰剂与橡胶大分子链间通过物理吸附作用形成了结合橡胶,达到增强增韧ESBR的目的。RNS-D型可反应性纳米SiO2表面修饰剂参与了混炼胶的硫化反应,无机纳米微粒表面接枝键合了更多的结合橡胶,有效补强体积增大,有利于提高补强效果。同时,与DNS-2相比,RNS-D与橡胶分子链间形成的牢固共价键合结构,也有利于纳米微粒间摩擦生热的降低。2.通过对SiO2/炭黑N330双相填料填充补强的ESBR复合材料机械、硫化加工性能和动态力学性能的测试分析,探讨了纳米SiO2的掺杂与复合体系各相之间的作用关系,以及由此引起对橡胶复合材料静态力学性能、硫化特性和动态力学性能的变化。结果发现,随着可反应性纳米RNS-D的加入,ESBR复合材料的拉伸、撕裂强度和断裂伸长率均有明显改善,复合体系的t10和t90缩短,加工性能改善。RNS-D的加入对硫化体系的储能模量G′、损耗模量G″增加有减缓作用,玻璃化温度Tg和损耗因子tanδ逐渐向低温降低趋势。分析原因是具有较小粒径和良好分散性的SiO2介于炭黑-炭黑之间,减弱了炭黑与炭黑的相互作用,从而降低了因炭黑-炭黑之间摩擦的储能模量和摩擦生热。3.在讨论SiO2的填充量对ESBR复合材料性能影响时发现,ESBR复合材料力学性能随纳米SiO2的填充量增加而提高,但过量的填充量会抑制复合材料的力学性能。