当代高新技术和橡胶工业的不断发展,对橡胶及其复合材料提出来许多新的要求,不仅要求其具有更优异的力学性能,还要同时具备某些特殊的功能。因此,制备高性能与功能化的橡胶纳米复合材料成为当前橡胶领域的研究热点。MXenes是2011年在国际上开始报道的一类具有二维纳米结构的新材料,其典型代表为碳化钛（Ti₃C₂）。将Ti₃C₂应用于橡胶中制备高性能与功能化的橡胶基纳米复合材料是本团队在国内外率先进行的研究工作,其技术关键是必须首先将多层微米结构的Ti₃C₂剥离成具有少层甚至于单片层的二维纳米材料,然后将其均匀地分散在橡胶基体中并与橡胶基体产生牢固的界面结合作用,从而使得橡胶纳米复合材料获得优良的力学性能和良好的导电导热以及耐磨性等功能。为了获得少层或单层的Ti₃C₂二维纳米材料,同时使其与性能优良且低成本的Si O₂纳米材料发挥协同作用,本文创新性地制备与研究了Ti₃C₂与Si O₂的纳米杂化材料及其与丁苯橡胶（SBR）的纳米复合材料。一方面,该纳米杂化材料能够抑制Ti₃C₂片层之间的堆叠,改善其在SBR基体中的分散性,另一方面,该纳米杂化材料也能够增强其与SBR的界面结合作用。通过多种分析测试手段研究了杂化材料及其丁苯橡胶复合材料的结构与性能,为高性能橡胶复合材料的应用提供了新的理论依据与研究途径。首先,本论文采用静电自组装的方法,使Ti₃C₂表面均匀分布二氧化硅纳米粒子,制备了一种新型的纳米杂化材料（Ti₃C₂-hybird-Si O₂以下简称Ti₃C₂-h-Si O₂）,然后将Ti₃C₂与Ti₃C₂-h-Si O₂两种材料分别添加到SBR基体中,研究了它们对SBR复合材料结构与性能的影响,实验结果表明,Ti₃C₂-h-Si O₂表面较为粗糙,其在SBR基体中能够分散得更加均匀,并且Ti₃C₂-h-Si O₂比表面积较大,其表面能够缠结更多的橡胶分子链,能够增强材料与橡胶基体之间的界面结合作用力,所以Ti₃C₂-h-Si O₂纳米杂化材料较Ti₃C₂材料更有利于提高SBR复合材料的综合性能。当Ti₃C₂-h-Si O₂用量达到4phr时,SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料的拉伸强度达到11.21MPa,较SBR/Ti₃C₂复合材料提高了49%;SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料的导热系数达到0.323W?m^-1?K^-1,较SBR/Ti₃C₂复合材料提高了58%;SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料的导电率达到0.0000743S/m,相比于纯的丁苯橡胶提高了4个数量级;Ti₃C₂-h-Si O₂纳米杂化材料可以有效地降低复合材料的滚动阻力,并提高其抗湿滑性能,与SBR/Ti₃C₂复合材料相比,SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料在60℃下的tanδ降低17%,在0℃下的tanδ提高了24.6%。其次,为进一步改善Ti₃C₂片层之间的堆叠以及增强填料与橡胶之间的结合力,本论文采用原位生长法制备出杂化纳米材料Ti₃C₂-graft-Si O₂（以下简称Ti₃C₂-g-Si O₂）,并将其应用于SBR复合材料中。研究发现,与采用静电自组装的方法相比,采用原位生长法制备的Ti₃C₂-g-Si O₂中,Si O₂粒径更小且分布更均匀,与Ti₃C₂片层之间的作用力更强。同时,Ti₃C₂-g-Si O₂在SBR复合材料中的分散性更好,与SBR之间的界面结合作用更强,能够与SBR基体形成了更强的的交联网络结构。相对于Ti₃C₂-h-Si O₂,Ti₃C₂-g-Si O₂对SBR复合材料的综合性能的提升效果更佳。实验结果表明,当Ti₃C₂-g-Si O₂用量为6phr时,SBR/Ti₃C₂-g-Si O₂复合材料的导热系数达到0.449 W?m^-1?K^-1,比同等份数的SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料提高了11.97%;SBR/Ti₃C₂-g-Si O₂复合材料的导电性相比于SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料提高了一个数量级;SBR/Ti₃C₂-g-Si O₂复合材料的拉伸强度能够达14.05MPa,较SBR/Ti₃C₂-h-Si O₂复合材料提高了12.4%。基于Ti₃C₂-g-Si O₂纳米杂化材料以上优异的特性,可以制备出高强度、耐磨性好、高导热、及低生热的高性能橡胶。