本课题组针对传统填料存在的问题,提出了理想的橡胶填料观点,作为橡胶增强的理想填料具有纳米级、球形、良好分散性、一定表面活性、低密度及低成本的特点。基于理想填料的概念和高分子合成的思路,设计了硬核软壳结构纳米粒子橡胶填料模型,并研究了以交联聚苯乙烯为核聚异戊二烯为壳的核壳型纳米粒子的制备及其填充丁苯橡胶的性能。通过两阶段的种子乳液聚合制备了核壳型交联聚苯乙烯-聚异戊二烯(PS-PI)纳米粒子。第一阶段合成交联聚苯乙烯乳胶粒子作为种子,使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及激光粒度(DLS)等手段表征了PS粒子的形态、粒径及粒径分布,并研究了加料方式和聚合组分对乳胶粒子的影响,第二阶段使用溶胀法在种子乳胶粒子上包覆聚异戊二烯制备核壳结构纳米粒子,通过TEM、DLS、热分析(DSC)以及红外光谱分析(IR)等方法证实了粒子的核壳结构形态,并考察了温度、压力等聚合工艺条件对PS-PI核壳结构粒子的影响。采用控制壳单体量的方式制备了不同壳层厚度的PS-PI纳米粒子,其中,交联PS粒子的粒径为56.3nm, PS-PI粒子的粒径范围从59.3nm到70.1nm。采用乳液共混法,将交联PS及不同壳层厚度的PS-PI核壳纳米粒子填充丁苯橡胶(SBR)制备了复合材料,同时,考察了将PS-PI整体作为增强填料、核壳粒子核部分作为增强填料以及核壳粒子壳层部分作为橡胶基体的情况下复合材料的性能。结果表明,交联PS和PS-PI粒子对SBR基体具有良好的增强性质,纯交联PS与核壳型PS-PI粒子相比具有更好的增强效果,PS-PI粒子填充SBR复合材料的力学性能随填料粒子壳层厚度的增加逐渐下降。