碳纳米管（CNT）具有大的长径比、独特的导电导热性能和机械性能。当CNT分散在聚合物中时,能提高材料的导电导热性能,此外CNT较少用量可以产生较强的补强效果,其增强效果比炭黑等传统填料强得多,因此其被认为是橡胶中一种杰出的补强填料。然而,CNT的高长径比和CNT之间的强π-π相互作用使得它们难以通过传统的橡胶干混工艺均匀分散在聚合物基体中。其次,碳纳米管表面光滑、惰性,难以与聚合物基体形成牢固的界面。针对上述问题,本研究探索出一种高效、环保、节约、可工业化的方式改性、分散并制备多壁碳纳米管（MWCNTs）的水分散液。再通过湿法混炼技术使MWCNTs更好的在天然橡胶（NR）中分散,同时改善MWCNTs与NR之间的界面结合,从而制备出一种高性能多用途的母料,用来改善传统配方橡胶材料的性能。首先本文对复合母料的制备工艺进行了优化。通过高速剪切的方式在水中分散和剥离MWCNTs,研究对比了阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和非离子型聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对MWCNTs剥离分散的效果。结果表明,PVP在较低浓度下（2.5 g/L）可以使MWCNTs稳定分散,而SDBS和CTAB都需要较高浓度（8.5 g/L）。而且NR/MWCNTs与PVP的混合乳液易于破乳且絮凝物更均匀。此外,以PVP为分散助剂,对比研究了高速剪切、水浴超声和尖端超声三种方法的对MWCNT分散效果。结果表明,高速剪切是MWCNT剥离的最佳方法,这得益于高速转子和定子之间可以产生强剪切、冲击和湍流。将经PVP非共价修饰的MWCNTs水分散液与天然乳胶共混制备NR/MWCNTs复合母料（W-NMC）。为评价W-NMC,本文将W-NMC制备成NR/MWCNTs复合材料（E-NMNC）并研究其性能。结果表明,E-NMNC硫化速度快,交联程度高;在MWCNT用量在5份时,E-NMNC的静态机械性能最为优异,拉伸强度和断裂伸长率分别为23.40 MPa和607.44%;电性能方面,在MWCNT用量为2份时,出现逾渗现象,在MWCNT用量为10份时,E-MNNC的电导率达到了10-2S/m。此外,本文研究了湿法混炼NR/MWCNTs复合材料的性能优势。将W-NMCs作为母料通过传统两段混炼的方式加工制成复合材料（W-NMNC）,并与干法混炼NR/MWCNTs复合材料（D-NMNC）进行性能比较。结果表明,由于W-NMNC中MWCNTs更均匀的分散以及NR与MWCNTs更好的界面结合,W-NMNC具有更好的拉伸性能、更低的动态压缩生热、更好的导电和导热性能,更好的抗冰滑性和湿滑性,以及更低的滚动阻力。最后,本文对W-NMC进行产品配方评价。将W-NMC加入到天然橡胶/炭黑的产品配方中制备天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料（W-NCMNC）与原始配方作比较,W-NCMNC的拉伸性能、撕裂性能、耐磨性能、抗冰滑性与抗湿滑性以及导电导热方面均有提升。W-NCMNC与直接添加MWCNTs粉末的天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料（D-NCMNC）进行性能比较,其在撕裂强度以及动态力学方面具有突出的优势,DIN磨耗、压缩生热低于D-NCMNC,且抗冰滑性和湿滑性更好,滚动阻力更低。此外,W-NCMNC的电导率和导热系数均高于D-NCMNC。总之,本研究开发的W-NMC的制备路线适合工业化,有助于打破橡胶中难以克服的“魔鬼三角”问题,在环保、防静电散热轮胎、防静电输送机、减振等方面具有潜在的高科技应用。