木质素作为环保、廉价、可再生的高分子材料，通过甲醛改性可提高其与极性橡胶间的相互作用，但与非极性橡胶相容性较差，补强效果不佳。本文以羟甲基木质素（HML）为出发点，针对HML含有羟甲基和酚羟基，采用硅烷偶联剂（TESPT）对HML进行化学改性，探讨了HML对非极性橡胶（SBR/BR）的补强机理，发现TESPT能够提高HML与SBR/BR的相容性，同时改善补强效果。在此基础上，采用HML部分取代CB和Silica，进一步探讨了不同表面特性的并用填料对SBR/BR橡胶材料各项性能的影响。本文首先利用TESPT与HML反应制备硅烷改性羟甲基木质素（T HML）并对其进行表征。结果表明，TESPT与HML反应生成C O Si键；T HML表面接枝S、Si元素，且粒径相对于HML较小；TESPT与HML表面羟基反应，吸水性降低使得T HML在100℃内不出现失重峰。再利用TESPT对HML填充50份的SBR/BR复合材料进行原位改性，发现TESPT用量为4份时，硫化胶的综合力学性能最佳。在硬度保持基本不变的基础上，采用HML部分取代Silica，探讨表面特性相近的两种填料对硫化胶各项性能的影响。结果表明， HML的加入阻隔了白炭黑粒子的团聚，降低了填料网络效应，Payne效应下降而耐磨性能上升，同时TESPT与HML或Silica反应，体系中出现Silica Silica、HML Silica以及HML HML三种填料网络；随着HML取代Silica的份数增多，结合胶含量、拉伸强度、滚动阻力和抗湿滑性能先下降后上升。进一步地，利用HML部分取代CB，探讨表面特性不同的填料并用对硫化胶各项性能的影响。结果表明，HML与TESPT同比例增加，表面特性不同的两种填料并用减弱了填料网络效应，Payne效应和滚动阻力明显下降；随着HML的增多，结合胶含量、拉伸强度、耐磨性能等均先上升后下降，并在HML/CB为1：1时，硫化胶的综合性能最佳。