本论文以二乙烯基苯(DVB)、四氯化硅、白炭黑为偶联剂,通过阴离子聚合方法分别制备了三种改性丁苯共聚物：星型异戊二烯-丁苯共聚物(S-PI-PSB)、星型丁苯共聚物(S-PSB)以及白炭黑改性的丁苯共聚物(PSB-SiO2),研究了偶联剂种类与用量、加料方式、偶联温度、调节剂种类与用量等因素对偶联反应的影响,并对改性丁苯橡胶的性能进行了测试表征。在2L釜小试的基础上研究了15L反应釜合成星型异戊二烯-丁苯共聚物(S-PI-PSB)的模试工艺,重点探讨了偶联反应的影响因素及其规律。结果表明,采取连续滴加DVB偶联剂,适当延长偶联反应时间,提高偶联反应温度,可以明显提高偶联效率,当50℃下DVB连续滴加0.5h后升温至70℃再反应1h,偶联效率可达83.1%。该模试工艺稳定性好,偶联效率高。针对高1,2结构含量下丁苯共聚物偶联效率偏低的问题,研究了四氢糠醇乙基醚(TFEE)/十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、N,N-二甲基四氢糠胺两种调节剂体系下调节剂用量、偶联剂种类、1,2-结构含量对偶联反应的影响。结果表明,二元调节体系的偶联效率低于N,N-二甲基四氢糠胺体系；1,2结构含量增加,偶联效率降低。采用N,N-二甲基四氢糠胺调节剂和DVB偶联,能够在高于60%的1,2结构含量下制备偶联效率高达70%的星型丁苯共聚物。利用表面多羟基的白炭黑与末端氯硅烷化的丁苯共聚物的偶联反应制备了PSB-SiO2杂化材料,结果表明,这种共混新方法可有效改善橡胶力学性能和白炭黑的分散性,其拉伸强度为19.8MPa,撕裂强度为53.9MPa,白炭黑分散粒径为20-100nm。