采用液相原位表面修饰方法制备了表面化学形态各异、粒径大小可调、具有较高分散性的纳米SiO2。测定了原位表面修饰纳米SiO2 颗粒的结构和性能，考察了其作为填料对硅橡胶性能的影响，探讨了其增强作用机理；在分析不同纳米二氧化硅增强硅橡胶性能差异的基础上建立了增强机理模型。与此同时，考察了不同表面修饰SiO2 增强乳聚丁苯橡胶（ESBR）性能的差异以及表面修饰剂与基体的界面作用；制备了原位表面修饰纳米SiO2/炭黑并用填料，并将其用于增强ESBR，系统分析了纳米SiO2 与炭黑的相互作用及其对炭黑/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影响。主要研究内容和结果如下。　　 1、通过在纳米SiO2 颗粒表面引入不同成分的有机修饰层制备了可分散性纳米SiO2 颗粒（DNS 型）和可反应性纳米SiO2 颗粒（RNS 型）。表征结果显示，有机修饰剂分子通过化学键合包覆于SiO2 纳米颗粒表面，从而显著提高SiO2 纳米颗粒与有机介质的相容性，改善其分散性。DNS 型纳米SiO2表面有机化合物修饰剂含饱和碳链，这类修饰剂能降低纳米SiO2 颗粒表面极性，改善纳米颗粒同有机介质的相容性，并能阻止纳米颗粒团聚。RNS 型表面修饰剂含有一定量的可反应官能团，该类官能团能在一定条件下与有机分散介质发生化学键合，从而在改善纳米颗粒与有机相的相容性的同时，增强了纳米颗粒与有机分子的亲和作用力，改善增强效果。　　 2、考察了原位表面修饰纳米SiO2 颗粒对硅橡胶的增强作用，发现该类纳米SiO2 颗粒对硅橡胶有明显的增强效能。但不同形态结构的纳米SiO2的增强效果不同。DNS-2 型纳米SiO2 与硅橡胶分子链之间的作用力较小，增强作用相对较弱，但其较易与硅橡胶混炼，且混炼胶黏度较小，硫化速率较大。JDNS-3 纳米SiO2 颗粒之间通过熔合或熔结而形成链状结构，粒径尺寸较大（60～70nm），对硅橡胶具有较好的增强效果，相应的增强硅橡胶的拉伸强度达12Mpa；但JDNS-3 纳米SiO2的混炼胶黏度较大，硫化时间较长，放置过程中易结构化。XDNS-3 纳米SiO2 颗粒在溶剂中分散良好，粒径尺寸约为10 nm，其与硅橡胶的混炼体系黏度较大，硫化时间长，增强效果与JDNS-3 纳米SiO2 相近。　　 RNS 型纳米SiO2 颗粒与硅橡胶有较好的相容性，分散性良好；当其添加量为50phr（每100 份橡胶中含添加剂的份数）时，混炼胶和硫化胶都呈透明状；混炼胶黏度较小，硫化时间随表面双键含量的增加而缩短，硫化胶具有较高的拉伸强度和撕裂强度，永久变形较小。　　 3、分析了不同纳米二氧化硅增强硅橡胶性能的差异，并进而建立了增强作用机理模型。指出增强体系内部结合胶的数量以及结合胶的内部结构和性质是导致增强复合材料性能差异的主要因素；通过调节结合胶的内部结构，可以得到具有不同力学性能的复合材料，其应力应变曲线形态各异。　　 4、考察了不同表面修饰SiO2 对ESBR 性能的影响以及表面修饰剂与基体界面的作用；制备了原位表面修饰纳米SiO2/炭黑并用填料，将其作为填料用于增强ESBR，系统分析了纳米SiO2 与炭黑的相互作用及其对炭黑/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影响。研究发现，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相结合，达到补强增韧的目的。RNS-D 型可反应性纳米SiO2表面修饰剂参与混炼胶的硫化反应，无机纳米微粒表面可接枝键合较多的橡胶分子，从而更有效地发挥增强作用。与此同时，同DNS-2 相比，RNS-D 与橡胶分子链间形成牢固的共价键，有利于改善增强橡胶的机械和力学性能。而就原位表面修饰纳米SiO2/炭黑双相增强体系而言，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明显增大，加工性能改善。其原因在于，具有较小粒径和良好分散性的SiO2 可减弱炭黑与炭黑的相互作用，从而降低因摩擦而产生的损耗模量G′′及摩擦生热，并使得玻璃化温度Tg和损耗因子tanδ逐渐向低温段移动。