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天然橡胶是一种重要的生物聚合物,由于其优异的性能,如弹性和柔韧性,抗病毒渗透性,低成本和耐腐蚀性,已被认为是一种有吸引力的材料。然而,由于NR本身固有的低强度和低模量,需要用各种填料进行增强,以满足不同领域的应用。几十年来,二氧化硅（SiO2）颗粒被广泛用作橡胶复合材料中的活性填料,以增强天然橡胶的机械性能并提供多功能特性。SiO2颗粒被认为是普通炭黑的替代品,但克服SiO2颗粒聚集比较困难。基于此,本文围绕SiO2分别与芳纶纤维、纳米氧化锌、硫磺复合,制备SiO2@AF、ZnO@SiO2、p-SiO2@S三种二氧化硅复合体。把三种复合体分别加入橡胶基体中,构建与橡胶基体的物理和化学交联点,旨在提高填料与橡胶基体的界面关系,因此我们开展了如下三部分的研究工作:第一部分提出一种用SiO2颗粒修饰芳纶纤维（AF）的简易铆钉式方法来制备层状SiO2@AF复合体材料,其与橡胶基质的界面相互作用大大增强。在二环己基碳二亚胺和4-二甲基氨基吡啶存在下,首先用聚丙烯酸（PAA）对AF进行改性,并通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对SiO2进行硅烷化（APES-SiO2）。然后,通过带负电荷的PAA-AF和带正电荷的APES-SiO2进行静电组件制备出SiO2@AF。在SiO2@AF/NR复合体系中,具有高表面粗糙度的层状SiO2@AF材料可起到“铆钉”的作用,以固定表面上的大量NR链。固定化NR链的重量分数越高,SiO2@AF与NR之间的界面粘附力越强,得到的SiO2@AF/NR复合材料的力学性能越好。此外,与未改性的AF和SiO2相比,SiO2@AF在提高NR复合材料的耐切割性方面具有很大的优势。SiO2@AF能够用作橡胶复合材料中的新型增强填料,具有高性能。第二部分采用热溶剂法在SiO2表面沉积纳米ZnO（nano-ZnO）,制备ZnO@SiO2杂化材料;通过FTIR、XRD和SEM对ZnO@SiO2的形貌与结构进行了表征。值得注意的是,ZnO@SiO2不仅改善了NR复合材料的硫化,而且还提高了机械性能。ZnO@SiO2上的固定化NR链越多,ZnO@SiO2与NR基体之间的界面相互作用越强。此外,NR/ZnO@SiO2复合材料的拉伸强度,100%应变应力,300%应变应力和断裂伸长率等力学性能均高于NR/SiO2和NR/SiO2-CN复合材料。该现象归因于纳米ZnO在SiO2表面的均匀分散,ZnO@SiO2的高硫化效率,以及ZnO@SiO2与NR基体之间的强界面相互作用。因此,ZnO@SiO2作为增强填料和固化活化剂在制备高性能橡胶复合材料方面具有很大的优势。第三部分通过热熔法在高速搅拌下将熔融的硫磺负载在p-SiO2表面,制备了质量比不同的p-SiO2@S复合体材料;FTIR、XRD和SEM表征表明硫磺成功负载在p-SiO2表面。然后通过开炼机将p-SiO2@S加入NR基体中,制备p-SiO2@S/NR复合材料。通过对p-SiO2@S/NR复合材料的硫化性能、结合胶、机械性能进行表征,结果显示p-SiO2@S/NR的硫化速率明显加快,结合胶含量高出p-SiO2+S/NR的113%,这表明p-SiO2@S与NR基体之间的界面相互作用由于硫磺的负载而显著增强。此外,又研究了填料不同填充份数对天然橡胶复合材料性能的影响。与S/NR相比,8phr p-SiO2@S/NR的拉伸强度、100%应力应变和300%应力应变分别提高了21.3%、30.7%、71.9%。