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本文首次将超声声化学技术引入到炭黑改性领域，借助于超声声空化过程中产生的分散、粉碎、乳化、引发和降解等多重效应，成功地开发了四种炭黑改性的新方法，解决了炭黑在聚合物基体中的分散、稳定及与聚合物的相容等难题，克服了现有聚合物表面改性炭黑技术存在的种种弊端，为炭黑改性提供了新途径。本文主要内容如下：
1.采用超声引发原位乳液聚合方法，成功制备了聚丙烯酸丁酯(PBA)包覆炭黑。PBA包覆炭黑红外(FT-IR)谱图中C=O特征峰的出现和X射线光电子能谱(XPS)中氧碳原子比的提高证明了炭黑表面PBA的存在。光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)的结果表明PBA包覆炭黑以较小的聚集体粒径，均匀地分散在聚合物基体中，与聚合物基体之间的相容性显著提高。以热重分析(TGA)所计算的包覆量为标准，详细讨论了pH值、环境温度、超声波输出功率等因素对制备PBA包覆炭黑的影响。研究结果表明该方法可以在温和的反应条件下(30～40℃)，快速(40min)有效地实现炭黑的聚合物包覆改性。
2.在无任何表面活性剂存在下，利用超声的二级乳化效应，通过超声引发原位无皂乳液聚合技术，成功制备了PBA包覆炭黑。透射电子显微镜(TEM)结果表明采用该方法可以制备粒径小、粒径分布均匀的炭黑/聚合物复合粒子；TGA分析说明包覆炭黑中PBA含量较高，可以直接作为复合材料来使用；所制备炭黑/聚合物复合材料在有机溶剂中分散性大大提高。
3.炭黑成功捕捉了声化学降解聚合物产生的大分子自由基，实现了炭黑的有效聚合物接枝。采用该方法成功制备了亲水性(聚乙烯醇，PVA)和亲油性(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)接枝炭黑。通过FT-IR，XPS，TGA，TEM，动态光散射(DLS)等手段对接枝炭黑进行了表征。同时考察了各个影响因素对制各接枝炭黑的影响。DLS和SEM结果表明PVA接枝炭黑可以稳定地分散在水中，与水性基聚合物的相容性显著提高。
4.采用超声波直接对N330炭黑进行改性处理后，炭黑的微观结构发生了显著变化。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)的表征结果表明，在超声力场的作用下，炭黑原有球形粒子内部的微观结构被破坏，形成了由无定形相和晶体相共同组成的层片状结构，与未处理炭黑微晶的层间距相比，晶体相层间距减小了0.155(A)，具有明显的石墨化趋势；从炭黑结构和超声场的特殊效应出发对炭黑结构发生变化的机理进行了研究，并给出了相应的机理模型和合理的解释。
超声处理下炭黑微观结构发生畸变的同时，发现了一种厚度在几纳米的薄片状材料。原子力显微镜、HRTEM和X射线微观分析的结果表明薄片状材料的厚度在1.235～2.690nm，是由有序的石墨碳层构成的；改变超声介质，对制备碳薄片材料并无显著影响。