石墨烯作为一种新型纳米材料因其独有的特性能赋予轮胎等橡胶制品抗静电性能、高导热性能等一系列特殊性能要求。但是,石墨烯在轮胎中的应用面临诸多难点,其主要原因是石墨烯质量轻、比表面积大、易团聚,在橡胶基体中极难分散,无法达到理想的补强效果。本文在前人研究的基础上,探讨了石墨烯的分散机理,从制备工艺、化学改性等方面进行了优化研究,对rGO/NR/SSBR复合材料的制备和性能进行了深入研究,解决了石墨烯在橡胶基体中易团聚、难分散的难点问题,对推动石墨烯在橡胶中的应用具有重要意义。本文所做的主要工作如下:(1)分别用SU8010型扫描电镜、无转子流变仪、RPA2000、AI-70000M型万能拉力试验机、激光闪光导热分析仪、压差方法气体渗透仪、阻抗分析仪研究了不同含量和片径结构的石墨烯、氧化石墨烯对复合材料性能影响研究。通过激光闪光导热分析仪、压差方法气体渗透仪、阻抗分析仪测得复合材料的导热性参数、气密性参数、导电性参数。(2)研究了胶乳共混法制备rGO/NR/SSBR复合材料与机械混炼法制备rGO/NR/SSBR复合材料的性能差异。研究了四种不同还原剂还原氧化石墨烯对复合材料的性能影响。(3)研究了xNBR改性氧化石墨烯制备rGO/NR/SSBR复合材料性能影响,在一定程度上解决了氧化石墨烯与非极性基体不相容的问题。(4)提出了橡胶纳米复合材料层叠絮凝法,优化了传统胶乳共混法石墨烯易团聚,易沉降的问题,减少了废水的产生。相比于胶乳共混法制备rGO/NR/SSBR复合材料,层叠絮凝法制备的rGO/NR/SSBR复合材料在物理机械性能、导电性能、导热性能方面有了明显的提升,更有利于石墨烯在胶料中的均匀分散。