丁腈橡胶(NBR)是具有耐油、耐热、耐化学药品和机械性能等综合特性良好的橡胶材料,故其是应用于石油钻探、石油化工及汽车等苛刻动态环境中的传统橡胶材料,在这些苛刻使用环境中,橡胶制品的破坏主要是由机械疲劳和滞后生热引起的,因此,开发出具有高动态性能的丁腈橡胶复合材料对提高其使用寿命具有重要意义。选取合适的硫化体系、补强剂和偶联剂,研究了NBR硫化胶的物理机械性能、耐介质、耐老化和耐疲劳性能;同时采用橡胶加工分析仪(RPA2000)和动态粘弹谱仪(DMA)考察了混炼胶和硫化胶内填料网络结构特性对其动态性能的影响,并用扫描电镜(SEM)观察了硫化胶微观结构特性。硫化体系对NBR硫化胶性能影响的研究表明,普通硫黄硫化体系硫化的NBR硫化胶的拉伸强度高、耐屈挠疲劳性好、生热性稍大;NBR硫化胶的耐磨性主要取决于交联密度,耐老化性主要取决于交联键类型,而其耐介质性则取决于交联密度和交联键类型;过氧化物硫化体系、有效硫黄硫化体系和普通硫化体系硫化的NBR硫化胶的Tg依次升高,且其生热性随交联密度的增大而降低。研究了偶联剂品种、加工工艺及用量对原位改性炭黑补强的NBR胶料性能的影响,结果表明偶联剂Si69或KH550的加入使炭黑补强NBR硫化胶的表观交联密度和炭黑-橡胶间的相互作用增大,经高温辊后使这种作用更加强化,硫化胶的物理机械性能提高,加入KH550的硫化胶具有更加明显的耐热空气老化性,其中用量为2份时,耐老化性最佳。这两种偶联剂均使NBR硫化胶耐油性和动态性能得到改善,特别是加入偶联剂KH550并经高温改性后的NBR硫化胶具有较佳的动态性能,用量为2份时,NBR的动态性能最佳。用部分白炭黑等量代替炭黑补强NBR的研究表明,偶联剂Si69、KH550及二者并用均能有效减弱硫化胶基体中的填料网络化,增强填料网络的瞬时恢复重建能力;其中Si69明显降低胶料的门尼粘度、压缩生热性和压缩永久变形,改善硫化胶的物理机械性和耐屈挠性能。加工助剂Aktiplast T、Aktiplast ST和PEG-4000均能有效改善炭黑/白炭黑补强NBR胶料的加工性能,对硫化胶的物理机械性能、耐老化性和耐介质性影响不大;其中Aktiplast ST能有效弱化炭黑/白天黑补强的NBR混炼胶基体中填料网络化,减缓了填料在硫化过程中的聚集;NBR硫化胶的损耗模量降低,具有较好的耐屈挠龟裂性。最后研究了炭黑/白炭黑并用比对NBR综合性能的影响,结果表明随着白炭黑并用量增大,NBR混炼胶中的填料网络有所弱化,硫化胶基体中炭黑-炭黑网络结构含量逐渐降低,炭黑-白炭黑网络结构含量增大,当白炭黑用量达到35份时,炭黑-炭黑网络结构在硫化胶基体中消失;NBR硫化胶的耐老化性及耐介质性均得到明显改善,NBR硫化胶的损耗因子、压缩生热和压缩永久变形逐渐降低,耐屈挠疲劳性变差。综合来看,白炭黑并用10份左右时,NBR硫化胶具有最佳的综合性能。