二氧化硅是一种可再生无机粉体填料,由于其具有优异的补强性能而被广泛地应用在橡胶工业中。但是在二氧化硅的表面有许多高活性的羟基且原始粒径只有20-50纳米,因此二氧化硅容易聚集且拥有较强地极性,所以在橡胶基体中难于均匀分散,导致橡胶的综合性能差,以至于不能满足产品的要求。在本论文中,第一部分,我们首次提出用聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯(吐温20)直接对二氧化硅改性,并研究了改性机理;第二部分,利用吐温20和硅烷偶联剂(Si69)并用改性二氧化硅并制备高性能橡胶纳米复合材料;第三部分,我们采用不同长度的隔离型改性剂对二氧化硅改性,并研究了对橡胶复合材料性能的影响,从而得出最佳的隔离距离,最后对机理进行了研究。主要研究结果如下:(1)首次采用吐温20成功地对二氧化硅直接进行改性。通过对FTIR、TGA、XPS表征结果分析,证明吐温20上的端羟基不仅可以和二氧化硅表面的硅羟基发生化学反应,而且吐温20分子链上的醚键,可以和二氧化硅表面的硅羟基形成氢键,使吐温20上带有的长脂肪链包覆在二氧化硅表面,可以减弱二氧化硅极性,增加与橡胶基体的相容性。此外,根据XRD、BET结果,证明改性前后二氧化硅的基本结构没有发生变化,因此不影响补强性能。(2)首次采用吐温20和硅烷偶联剂(Si69)共同改性二氧化硅并制备高性能橡胶复合材料。吐温20可以高效的使二氧化硅均匀分散在橡胶基体中,Si69可以和橡胶分子链发生化学反应,从而形成化学键。根据测试结果分析,二氧化硅的分散及橡胶复合材料的静态力学性能和动态生热等都比单独使用Si69改性效果好。此外,由于降低了 Si69的用量,所以,故可以减少VOC的释放并改善加工性能。(3)首次合成结构相似但长度不同的隔离型改性剂(二缩水甘油醚),并利用FTIR、1HNMR对合成物质进行结构表征。然后用隔离型改性剂对二氧化硅进行改性,并制备橡胶复合材料。通过Materials Studio(MS)测出回转半径,并根据对综合性能的影响,确定最佳的隔离距离是回转半径达到0.82nm时,二氧化硅分散、静态力学性能、动态热机械性能等达到最优,再增大回转半径,综合性能变化不大。