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本论文以氢化丁腈橡胶为主体材料，对氢化丁腈橡胶复合材料的加工及其结构与性能进行了深入研究。论文的研究内容由以下四部分组成：第一部分采用单甲基丙烯酸锌(ZMMA)以及炭黑、白炭黑、芳纶纤维、碳纳米管与ZMMA并用为增强剂制备了HNBR复合材料。研究了ZMMA用量、及其与其它增强剂并用比对HNBR复合材料性能的影响。采用差示扫描量热（DSC）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）分析了ZMMA的聚合及其在HNBR硫化过程中的结构和形态变化，并研究了硫化时间对HNBR复合材料力学性能的影响。结果表明：ZMMA是一类反应型填料，随着ZMMA用量的增加，HNBR复合材料的焦烧时间和正硫化时间缩短，最大转矩和交联密度提高。当ZMMA用量为30份时，HNBR复合材料具有较好的力学性能。ZMMA增加了HNBR复合材料的热稳定性。ZMMA与炭黑、白炭黑并用，HNBR复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸强度和硬度随着ZMMA用量的增加逐渐增加。炭黑N220具有更好的补强效果。当芳纶纤维用量为10份时，撕裂强度达到最大。当碳纳米管/ZMMA并用比为6/24时，撕裂强度达到最大值。在硫化剂DCP作用下，ZMMA的不饱和双键的伸缩振动吸收峰和晶体的特征衍射峰迅速消失，有大量的纳米级粒子分布在橡胶基体中。随着硫化时间的增加，橡胶复合材料的拉伸强度和100%定伸强度小幅增大，撕裂强度和扯断伸长率逐渐减小。第二部分采用不同粒径的炭黑填充氟橡胶，研究了不同粒径炭黑对FKM复合材料性能的影响。通过FKM/HNBR并用改性HNBR，研究了FKM/HNBR并用比对并用胶性能的影响。结果表明，随着炭黑粒径的增大，FKM复合材料的最高扭矩和最低扭矩减小，正硫化时间缩短。拉伸强度、撕裂强度、100%定伸强度、硬度下降。随着炭黑粒径的增大，氟橡胶复合材料的损耗因子峰值和储能模量增大，玻璃化转变温度略有升高。随着FKM用量的增加，并用胶的硫化速率提高，定伸强度明显增加。当FKM/HNBR并用比为30/70时，并用胶具有很好的热稳定性。第三部分研究了交联助剂TAIC、SR350和SR517对HNBR复合材料硫化特性和力学性能的影响。结果表明：随着交联助剂用量增加，HNBR复合材料的最大转矩、定伸强度和硬度均有明显升高，添加SR350的胶料力学性能最好。第四部分采用制备的高性能氢化丁腈橡胶复合材料加工出的封隔器胶筒，在坐封载荷16吨、实验温度为170℃、密封压力为55MPa的实验条件下，评价检测胶筒的密封效果及工作寿命。结果表明封隔器胶筒在170℃、35～55MPa的工况下，超过1个月以上保持较好的密封效果。