随着硅橡胶（silicone rubber,SR）在电子电器、高压电网和航空航天行业的快速推广,如何有效提高硅橡胶的阻燃性能成为亟需解决的研究难题之一。工业上主要通过添加大份量（>40 phr）的金属氢氧化物来改善硅橡胶的阻燃性能,但该类填料阻燃效率低,与基体相容性差,大量添加会恶化硅橡胶的加工性能和力学性能。近年来,研究学者发现六方晶型氮化硼（hexagonal boron nitride,h-BN）具有优异的耐热性、稳定的化学性质和独特的层状结构,在纳米阻燃领域展示出巨大的应用潜力。但是氮化硼是无机填料,与高分子的相容性较差,共混时容易发生团聚,难以有效地均匀分散在基体中。当前工业上主要采用基于剪切形变主导的开炼机、密炼机和螺杆挤出机等混炼设备制备橡胶基纳米复合材料,这类设备依靠产生剪切力混合橡胶助剂。对于无机填充的橡胶纳米复合体系,为了保证混炼效果,需提高剪切力强度,但剪切力过强会导致硅橡胶的大分子链发生断裂,不利于后续高性能硅橡胶产品的制备。因此,亟需在橡胶混炼方法上进行原理创新,开发新型的橡胶混炼加工技术和设备。本文基于拉伸形变主导的偏心转子密炼机,首次提出了瞬变正应力强化制备无机填充硅橡胶的混炼加工方法,并在该设备上制备出高性能硅橡胶/氮化硼纳米复合材料;通过大量的实验和分析测试探究了体积拉伸流场产生的瞬变正应力对硅橡胶与羟基氮化硼（HOBN）之间的氢键的强化作用,以及纳米填料在基体中的分散分布形态,并揭示了硅橡胶在微纳层状受限空间下的阻燃机理。首先介绍偏心转子密炼机的结构特点和工作原理,通过在偏心密炼转子上设置两个平直段及一个特殊螺旋段,实现密炼转子在自转及公转运动中与密炼定子内腔的啮合关系,使物料在偏心转子密炼机中受到循环的瞬变正应力。采用基于剪切流场主导的密炼机（BM）和基于拉伸流场主导的偏心转子密炼机（ERM）分别制备了硅橡胶/氮化硼（SR/BN）纳米复合材料。研究发现SR/BN-ERM中聚硅氧烷的分子链更长,分子量分布更窄;Payne效应更小,BN在基体中的分散效果更好;热稳定性和阻燃性能也得到显著改善,充分突出体积拉伸流场制备SR/BN纳米复合材料的优势。为进一步提高氮化硼在硅橡胶中的分散效果,以制备性能更加优异的纳米复合材料,通过高温煅烧成功制备了羟基化的氮化硼,并利用ERM制备SR/HOBN纳米复合材料。研究结果表明,ERM的瞬变正应力可增强SR大分子链与HOBN表面羟基之间的氢键作用,促进BN的剥离分散和横向取向,进而提高基体的热稳定性和阻燃性能。SR/HOBN炭层结构分析表明,在受到明火侵袭时,HOBN的层状结构能够在基体表面发挥隔绝氧气的渗透和火焰的传播的作用;此外,HOBN在基体中构筑的微纳限域空间可抑制大分子链的降解,有效提高硅橡胶的阻燃抑烟性能。考虑工艺条件的不同对密炼机共混效果影响较大,基于前文瞬变正应力强化氢键作用制备的SR/HOBN体系,通过大量实验探究BN煅烧温度及HOBN填料粒径、密炼时间、转子转速和加工温度对SR与HOBN的相互作用、HOBN的分散形态以及复合材料热稳定性和阻燃性能的影响。研究发现,当添加的氮化硼为HOBN-d,密炼时间为5min,加工温度为50℃,转子转速为45 rpm时制备的SR/HOBN-d的Payne效应最小,氮化硼与分子链间的相互作用最强,填料分散最为均匀,硫化胶的阻燃性能最为优异。为了制备热稳定性更高的硅橡胶制品,基于前文瞬变正应力强化氢键作用制备的SR/HOBN体系进行延伸,采用溶胶凝胶法γ-Fe2O3原位修饰羟基氮化硼（Fe BN）,通过ERM制备SR/Fe BN纳米复合材料,研究Fe BN对硅橡胶力学性能、热稳定性和阻燃性能的影响。研究结果表明γ-Fe2O3负载的HOBN在瞬变正应力作用下,均匀分散于基体中。仅添加4 phr Fe BN,便可制备热稳定性高、阻燃性能优异的SR/Fe BN纳米复合材料。SR/Fe BN燃烧产物成分分析表明,HOBN在基体中构筑了微纳限域空间,协同γ-Fe2O3的自由基捕捉功能可抑制大分子链的降解,降低硅橡胶的燃烧能力。为了制备阻燃性能更加优异的硅橡胶复合材料,在硅橡胶中引入带有大量羟基的层状双金属氢氧化物（LDH）。首先采用聚硼硅氧烷（PBS）插层修饰LDH合成新型阻燃剂PBS-d-LDH用于阻燃SR。研究结果表明PBS有效改善了LDH与SR之间的相容性,使其均匀地分散于SR基体中。在加入5 phr的PBS-d-LDH时,SR/PBS-d-LDH的热稳定性和阻燃性能均得到显著提高。通过以上基于拉伸流场主导的偏心转子密炼机实验结果,发现了体积拉伸形变产生的瞬变正应力可增强聚合物分子链与纳米填料之间的氢键作用,证实了瞬变正应力强化氢键作用对硅橡胶纳米复合体系具有优异的混合分散效果,从而制备了高性能的硅橡胶/氮化硼纳米复合材料。本文的研究成果突出了瞬变正应力强化氢键作用对加工橡胶纳米复合材料有显著的优势,为我国橡胶加工领域提供了一种高效创新的混炼方法,为推广和应用这项新技术提供了切实可信的实验证据。