丁苯橡胶（SBR）是一种重要合成橡胶。提高SBR的电导率、导热系数和力学性能,能够极大地拓展其应用领域。石墨烯是一种多功能的碳纳米填料,采用少量的石墨烯显著改善SBR的导电、导热和力学性能是一个重要的研究方向。探究石墨烯在SBR中的均匀分散和有序分布是制备SBR功能复合材料的关键问题。为了改善石墨烯的分散,分别采用二氧化硅、碳纳米管与石墨烯制备了不同组成和结构的石墨烯杂化填料。这些杂化填料在SBR中具有良好的分散性,并显著地改善了SBR复合材料的性能。然后以SBR泡沫材料为模板,将石墨烯有序分布在SBR中,在低石墨烯用量下显著地提高了SBR复合材料的性能。本论文制备了石墨烯杂化填料并构筑了石墨烯填料网络,研究了其SBR复合材料的结构与性能的关系。论文的主要研究结果如下:研究了二氧化硅和氧化石墨烯对SBR的协同增强作用。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化硅,然后通过静电自组装法将二氧化硅修饰到氧化石墨烯表面,制备了二氧化硅-氧化石墨烯杂化填料。系统地表征了杂化填料的组成和结构,并研究了填料的种类和用量对SBR复合材料性能的影响。该杂化填料在SBR中具有良好的分散性,并有效地提高了SBR复合材料的力学性能和热稳定性。随着杂化填料含量的增加,其SBR复合材料的介电常数增加,而介电损耗始终保持较低的值。研究了介孔二氧化硅和还原氧化石墨烯对SBR导热性能的增强作用。以十六烷基三甲基氯化铵为模板剂,在氧化石墨烯表面制备了介孔二氧化硅涂层,然后采用水热还原法制备了介孔二氧化硅-还原氧化石墨烯杂化填料。系统地表征了杂化填料的三明治结构,并分析了二氧化硅的介孔特征。研究了填料的种类与用量对SBR复合材料导热性能的影响,发现杂化填料在低用量下能够显著地提高SBR复合材料的导热系数。探讨了杂化填料提高SBR导热性能的原因。研究了可拉伸的导电SBR复合材料的结构与性能。采用水热还原法制备了夹层结构的还原氧化石墨烯-碳纳米管杂化填料,并研究了其组成和结构。研究了杂化填料的组成及用量对SBR复合材料电导率的影响,发现杂化填料能够形成由还原氧化石墨烯和碳纳米管相互连接而成的填料网络,有效地提高了SBR复合材料的电导率。SBR复合材料在低应变下可以有效地保持其高导电性能。探讨了拉伸应变下SBR复合材料保持其高导电性能的原因。制备了可压缩的导电SBR泡沫材料,并研究了其导电性能与压缩应变的关系。采用真空冷冻干燥法制备了具有开孔结构的SBR/氧化石墨烯（简称GSBR）泡沫材料,通过真空辅助浸渍将氧化石墨烯吸附在GSBR泡沫材料内壁,并采用水合肼进行原位还原,制备了可压缩的导电GSBR/还原氧化石墨烯泡沫材料。该泡沫材料导电性能的提高,得益于还原氧化石墨烯在GSBR泡沫材料中的有序分布,能够高效地构筑导电的填料网络。研究了GSBR胶乳的固含量对GSBR泡沫材料的泡孔结构和形貌的影响,分析了压缩处理对GSBR/还原氧化石墨烯泡沫材料的结构和形貌的影响。GSBR/还原氧化石墨烯泡沫材料能够在大应变压缩后回复到初始状态,研究了泡沫材料的导电性能随压缩应变的变化规律,并分析了原因。研究了低填料用量下显著提高SBR导电性能的方法。以开孔结构的GSBR泡沫材料为模板,将还原氧化石墨烯-碳纳米管吸附在泡孔内壁,然后热压成型得到SBR复合材料。分别研究了填料在泡沫材料内壁和复合材料中的分布情况。在低填料用量条件下,SBR复合材料的电导率能够大幅度地提高,其原因为填料在SBR复合材料中有序分布,形成了高效的三维导电网络。研究了SBR泡沫材料结构对SBR复合材料性能的影响,发现可通过改变泡沫材料中泡孔的分布状态调控SBR复合材料的导电性能。