稻壳是一种易得,产量丰富且可再生,并具有独特木质纤维素/二氧化硅结构的生物质资源。稻壳的合理化利用已经越来越受到科学家们的重视。但现在很多利用手段,都只是关注于将稻壳作为单一碳材料或硅材料的原料,而忽略了稻壳独特的微观结构。此前的工作中,我们已经以稻壳为原料制备了生物炭/二氧化硅双相复合材料硅炭黑（Silica-CarbonBlack,SiCB）,并将其应用在橡胶补强填料领域。虽然,SiCB在橡胶补强中已经表现出了良好的性能,但SiCB还是存在团聚颗粒尺寸大以及表面结构度不足的缺点。这些不足,限制了SiCB对橡胶力学性能的提高。所以,找到合适的方法改性SiCB,克服现存缺点,增强对橡胶的补强性,提高SiCB的应用价值是有现实意义的。在填充橡胶材料被施加重复性的机械应变载荷时,由于橡胶固有的黏弹性特征以及填料所引起的非弹性行为,材料会发生应力软化现象（也称为Mullins效应）,进而影响材料的性能。那么,确认如何评价这种“失效”并找到有效抑制性能下降的方法,就成为新材料设计和应用的基础工作。由此可见,系统的研究SiCB填充的硫化橡胶的应力软化现象,不仅是对SiCB填充弹性体性能研究的补充,也是为SiCB的进一步应用奠定理论基础。除此之外,天然橡胶（NR）是一种性能优良的绝缘材料。SiCB特殊的双相组成,使其拥有丰富的界面;还继承了稻壳的特殊结构,可能具备永久偶极。SiCB填充的天然橡胶有望获得优良的介电性能。因此,研究SiCB对于天然橡胶介电性能的影响,对于拓展SiCB的应用领域,具有重要的科学价值。基于上述情况,我们开展本论文研究工作。首先,通过球磨处理结合化学表面改性的手段对SiCB进行改性,并测试了改性材料在橡胶中的补强性能和黏弹性能。然后,通过分别控制填料SiCB颗粒尺寸和橡胶基体交联密度,系统的探讨了填充SiCB硫化橡胶在单轴循环拉伸过程中的Mullins效应,以及两种因素对Mullins效应的影响。最后,探索了SiCB特有的双相结构,对NR介电性能的影响。本论文主要研究内容如下:1.利用球磨处理,将SiCB粒子直径从25μm减小到10μm左右。在此基础上,通过酚醛树脂（phenolicformaldehyderesin,PF）熔融共混改性增加材料的表面活性。FTIR结果表明,改性样品中存在归属于PF的活性基团。将不同温度下改性的样品填充到天然橡胶/顺丁橡胶复合胶（NR/BR）中并测试其力学性能。实验结果表明,在相同球磨条件处理后,再以不同的温度进行PF改性所获得的样品中,MS/P-90样品具有最佳的补强性能,其填充的硫化胶NR/BR-MS/P-90的拉伸强度达到了8.37MPa,高于商业炭黑N774填充的硫化胶NR/BR-N774的拉伸强度6.67MPa。这表明合理的改性可以有效提高SiCB对橡胶的补强性能。2.尝试将循环拉伸过程中的能量损耗作为评价填充SiCB硫化橡胶Mullins效应程度的尺度。经过讨论分析,我们认为能量损耗可分为短期可恢复部分和短期不可恢复部分,其中,不可恢复部分更能反映出材料出现Mullins效应的程度。硫化胶在经历第一次加载-再加载过程的能量损耗可以被近似的认为是损耗不可恢复部分。由于会随着的变化而变化,因此,定义与的比值为损耗因子?。以?的值来反映材料Mullins效应的程度:损耗因子的值越高,意味着过程中的能量损耗占比越大,Mullins效应越明显。3.采用机械球磨的方法对SiCB的颗粒尺寸进行调控,制备出颗粒尺寸不同的球磨处理的SiCB样品。将颗粒尺寸不同的样品分别填充到NR/BR中制备复合物,并研究了SiCB颗粒尺寸对复合物Mullins效应的影响。实验结果显示,复合物的损耗因子与应变成简单线性关系——损耗因子随应变的增加而线性增加。并且,在相同条件下,SiCB填料粒径越大,损耗因子越大,Mullins效应越明显。4.利用马来酸酐对部分天然橡胶进行接枝改性,制备出一系列交联密度不同的填充SiCB硫化胶。研究了硫化胶交联密度对复合物Mullins效应的影响。实验结果显示,损耗因子与应变依然成简单线性关系——损耗因子随应变的增加而线性增加。并且,在相同条件下,复合物交联密度越大,损耗因子越小,Mullins效应越不明显。5.我们发现,填料颗粒尺寸和基体交联密度都会影响填充橡胶复合物在单轴循环拉伸过程中的Mullins效应,但两种因素对Mullins效应的影响规律不同。在相同条件下,填料颗粒尺寸越大,损耗因子越大,Mullins效应越明显;交联密度越大,损耗因子越小,Mullins效应越不明显。值得注意的是,两种因素对于损耗因子随应变的变化（即?-m的拟合曲线斜率）的影响是不同的,填料尺寸的变化,会引起?-m拟合曲线的斜率改变;而交联密度的改变,则不会引起?-m拟合曲线斜率的改变,只影响?-m拟合曲线的?-轴截距。综上所述,由于以能量损耗的方式,讨论颗粒尺寸和交联密度对于Mullins效应的影响的结果存在明显的规律性,因此可以证明以这种方式评价Mullins效应是可行的。6.系统研究了SiCB与稻壳热解得到的单一组分稻壳灰（RHA,SiO---2含量98wt%以上）理化性能的差异。结果表明,SiCB中的生物炭多是无定形碳,但也有少量石墨化倾向。并且在XPS中观察到Si-O-C键的存在。将两种填料分别填充到NR中,探究了填料量对NR介电性能的影响。与RHA相比,SiCB可以明显提高NR的介电性能。当SiCB的填料量为60phr时,NR-SiCB-60在10~2Hz下的介电常数为7.96,分别是NR-RHA-60（3.53）和NR（3.16）的2.25和2.52倍。这表明SiCB的特殊结构可以赋予NR优异的介电性能。