随着高速公路的不断发展和车辆节能需求的提高,关于轮胎胎面胶性能的低滚阻、高抗湿滑及高耐磨“魔鬼三角”这一问题的解决已成为学术界和工业界共同追求的重要目标。而另一方面,随着化石储量减少及环境问题,开发可持续的生物基聚合物来替代石油衍生物显得尤为重要。月桂烯,作为一种来源丰富的具有瓶刷结构的非极性生物基萜烯类单体,对于开发新型高性能生物基橡胶材料有重要意义。文本通过阴离子聚合制备得到了一系列基于月桂烯的无规、嵌段、星形丁苯共聚物,并通过白炭黑/炭黑进行增强得到了橡胶,对聚合物结构及橡胶的门尼粘度、硫化行为、加工性能、物理机械性能、动态力学性能进行了研究。主要内容及成果如下:1.含月桂烯的二元/三元无规丁苯橡胶的合成及炭黑增强体系研究。提出了一种通过阴离子聚合将生物基单体月桂烯部分替代丁苯橡胶中的丁二烯以解决化石能源短缺和填料问题分散的方法。合成了一系列含有不同月桂烯含量的100%转化率、高分子量(150000-200000Da)、窄分子量分布(1.09)的苯乙烯-月桂烯无规共聚橡胶(SMR)和苯乙烯-丁二烯-月桂烯三元无规共聚橡胶(SBMR)。结果表明,当月桂烯共聚含量从10%增加到70%时,三元共聚物中3,4-My结构含量从81%降低到32%;Tg从-24.9℃降低到-35.0℃。炭黑共混体系研究表明,带有异亚丙基结构的非极性侧链可显著改善炭黑的分散性,并且可在不损害滚动阻力的前提下提高橡胶的抗湿滑性。当月桂烯含量增加到30%,硫化橡胶具有较好的物机性能,其拉伸强度为12.9 MPa,断裂伸长率达621%。2.含月桂烯瓶刷结构的集成橡胶制备及白炭黑增强体系研究。提出一种通过引入月桂烯短瓶刷链段改善二氧化硅在非极性聚合物基体中分散性的策略,设计合成了一系列无规、嵌段、星形的月桂烯改性丁苯集成橡胶。研究结果表明,月桂烯瓶刷结构可以通过黏附及浸润明显改善二氧化硅的分散,其中二氧化硅在橡胶基体中的改善程度可以排序为:SBR(未改性橡胶)r-SBMR≈s-b-SBMR>SBR 和 SBR>SBR+MR>r-SBMR>b-SBMR>s-b-SBMR。在基本不影响物机性能的同时,嵌段集成橡胶具有优异的加工、硫化行为、低滚动阻力和高抗湿滑性等综合性能,证实了短瓶刷结构在橡胶结构设计与应用中的优势。