橡胶由于其高延展性和弹性,广泛应用于轮胎、密封和阻尼器件等多种工业领域。橡胶的硫化就是将线性分子交联成三维网络,这是实现高弹性的关键。在大多数情况下二烯烃橡胶采用硫磺硫化,但是为了提高硫化速率和效率,不可避免地需引入一些化合物作为活化剂和促进剂。此外,白炭黑通常用作橡胶增强的绿色补强材料,但其与橡胶基体间极性相差大,直接使用分散效果差,需要硅烷偶联剂来改善其分散性。本文首先对橡胶进行羟基官能化,以橡胶分子链中的羟基作为交联位点,利用封闭多异氰酸酯与羟基的反应来构建交联网络,避免使用任何其他添加剂。另外通过与橡胶分子链上的羟基与白炭黑的相互作用增强了白炭黑的分散性,赋予了复合材料高机械性能。所得复合材料的物理机械性能与交联动力学,可以通过调节橡胶中羟基的含量以及封闭多异氰酸酯的种类和用量来调节。主要的研究结果如下:（1）以顺丁橡胶（BR）为原料,首先使用间氯过氧苯甲酸（mCPBA）对聚丁二烯结构单元进行环氧官能化,并随后进行氯化氢（HCl）酸开环反应,分别制备了含有1、3、5 mol%羟基含量的官能化顺丁橡胶（BROHx）。然后选择了基于异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）的商用封闭多异氰酸酯（B1358）作为交联剂,通过羟基与异氰酸酯基团间的化学反应,构成了含有氨基甲酸酯键的交联网络。封闭异氰酸酯在解封温度以下处于封闭状态,保证了加工的安全性;在硫化温度下释放出高活性异氰酸酯基团,在没有催化剂的情况下可与羟基高效完成交联反应。通过增加封闭多异氰酸酯的用量,可以提高复合材料的拉伸强度和模量。提高BROH羟基含量也可以改善其力学性能,特别是模量显著提高。当应变为300%时,使用6份B1358交联含有3 mol%羟基的BROH/白炭黑复合材料,其模量高达4.4 MPa,显著高于具有相似交联密度的传统硫磺硫化的BR/白炭黑复合材料。（2）封闭异氰酸酯交联体系可成功推广到其他二烯烃橡胶中,如丁苯橡胶（SBR）。与BROH的研究结论相似,羟基官能化SBR（SBROHx）复合材料的力学行为可以通过改变羟基含量、封闭多异氰酸酯的用量和官能度来调节。另外,通过透射电子显微镜（TEM）发现羟基的存在对白炭黑的聚集有很好的抑制作用。橡胶加工分析仪（RPA）分析发现Payne效应也会随着羟基含量的增加而减弱,当羟基含量为7 mol%时,Payne效应的减弱程度与普通SBR中加入硅烷偶联剂（Si69）时的效果近似。此外通过对封闭异氰酸酯交联羟基化橡胶体系中的动态力学性能的研究,发现封闭异氰酸酯的官能度以及分子结构中异氰酸酯基团之间的距离会影响动态生热。具有二官能度的封闭甲苯二异氰酸酯（B-TDI）、对苯二异氰酸酯（B-PPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（B-HDI）的动态生热对比三官能度的B1358生热更低,且两个NCO基团之间的距离越短,动态生热越低（生热顺序如下:B1358＞B-HDI＞B-PPDI＞B-TDI）。（3）异氰酸酯交联羟基官能化丁基橡胶（IIROH）。使用了两种方法制备IIROH。第一种方法是以甲苯为溶剂,使用间氯过氧苯甲酸（mCPBA）进行环氧官能化并随后进行酸开环反应,制备了羟基官能化丁基橡胶（IIROH）;第二种方式是对IIR先进行卤化反应,制备溴化丁基橡胶,然后通过无水乙酸钠在相转移催化剂四丁基溴化铵的作用下进行酯化反应,最后在氢氧化钾的催化下进行水解反应,同样制备了IIROH。所制备的IIROH可通过封闭多异氰酸酯有效进行交联。