在众多需要密封保气的应用场景,如轮胎内胎、医用胶塞胶管、化学防护装备、航空航天高真空系统等,都需要使用到具有高阻隔性能的橡胶复合材料。伴随着应用领域的不断拓宽,对传统阻隔橡胶也提出了更高的要求。影响橡胶气密性能的因素错综复杂,包括基体分子链结构、填料、交联网络等。为了满足多方面的工况需求,可以从多角度着手提高橡胶复合材料的阻隔及其它性能。本论文从引入液体橡胶构建缠结网络、填充片层填料和橡胶分子链改性三个方面入手,研究了橡胶复合材料微观结构和阻隔性能之间的关联性,设计并制备了多种高气密丁基橡胶复合材料。本论文的主要研究内容如下:（1）研究了液体丁腈橡胶（LNBR）、受阻酚AO80和C5氢化树脂三种物质对溴化丁基橡胶（BIIR）阻尼性能和气密性能的影响规律,设计并制备了性能优良的阻尼材料。结果表明,LNBR能够提高材料低温阻尼性能,AO80和C5氢化树脂能够提高材料高温阻尼性能。LNBR通过构建均匀缠结网络的同时与AO80产生氢键作用,应变下氢键断裂消耗能量。C5氢化树脂通过与基体分子链强的范德华力作用提高了体系黏度,使分子链在应变下运动受阻。BIIR/LNBRAO80-C5复合材料的有效阻尼温域较BIIR提高了49.2%,同时玻璃化转变温度向高温方向移动约20℃。随着30phr LNBR和AO80的分别加入,BIIR/LNBR和BIIR/LNBR-AO80的氮气渗透系数较BIIR分别有23.6%和38.9%的降低,加入C5氢化树脂后渗透系数有所提高但仍优于BIIR。（2）探究了液体橡胶分子链结构、分子量和极性对丁基橡胶（IIR）复合材料自由体积和气密性能的影响,将五种液体橡胶（分别为3万、5万分子量的EPDM,680、2400分子量的PIB和5000分子量的NBR）分别与IIR混合制备了复合材料,并进行了相应表征。结果表明,在10 phr添加量下,分子量较高的两种液体EPDM以及分子量最低的PIB 680对复合材料自由体积和气密性能的影响不显著。而PIB 2400能够作为悬挂链引入额外的分子链弛豫,使复合材料的氮气渗透系数降低13.2%,NBR 5000能够重构分子链缠结网络并增强链间相互作用,使复合材料的透气系数降低14.3%。证明了分子链运动能力是影响气体渗透率的关键因素。（3）为了提高片层填料氧化石墨烯（GO）与橡胶基体之间的界面作用,选用乙烯基硅烷偶联剂KH570对GO进行了表面改性得到m GO。并通过乳液复合法将m GO与IIR胶乳制备成母胶,与IIR干胶混合制备得到IIR-m GO复合材料。m GO能够通过双键与橡胶分子链产生化学交联,从而构建较强的界面作用。结果表明,当m GO为1.5 phr时,IIR-m GO的拉伸强度和撕裂强度较IIR提高了39.1和14.8%。在此基础上添加10 phr的NBR 5000,复合材料撕裂强度进一步提高,同时帮助m GO在基体中实现了良好分散,促使IIR/NBR5000-m GO的气体渗透率最低能够达到1.984×10-14 cm3·cm/cm2·s·Pa,较IIR下降了44.2%。（4）为探究链中改性对IIR气体阻隔性能的影响,对IIR的双键进行了环氧化改性制得环氧化丁基橡胶（EIIR）,将环氧基团开环成羟基化丁基橡胶（OH-IIR）后,进一步通过酯化反应在IIR侧链上接枝了一段不饱和脂肪酸,得到接枝不饱和侧链的丁基橡胶（GIIR）。通过调控反应物用量,使环氧化程度（相对双键而言）和羟基化程度接近100%。选取二十二碳六烯酸作为接枝单体,探究接枝反应的可行性。产品的性能和应用还需要进一步的实验探究。