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本论文通过在天然橡胶（NR）中添加未改性氧化铈（CeO2）和三种偶联剂改性的氧化铈（CeO2），系统的研究了CeO2对NR性能的影响，实验采用测定橡胶拉伸强度、撕裂强度、定伸强度、最大伸长率和硬度等性能的方法，研究CeO2和偶联剂改性CeO2对橡胶性能的影响，同时，通过对比橡胶在老化前后各项性能的变化研究CeO2和偶联剂改性CeO2对NR老化性能的影响。CeO2经过三种类型的偶联剂改性后，通过IR光谱、粒度、接触角、SEM、TG等测试方法证明偶联剂的改性效果。结果表明，CeO2经过三种不同的偶联剂改性后，在CeO2颗粒表面形成了一层偶联剂分子膜，偶联剂改性CeO2的效果较好，偶联剂的用量为CeO2用量的2%~5%，改性后的CeO2由亲水性变为亲油性，三种偶联剂的改性效果：钛酸酯偶联剂改性>铝酸酯偶联剂改性>硅烷偶联剂改性。将CeO2和偶联剂改性的CeO2添加到NR中，在补强体系的NR中，当添加CeO2的量比较小时能够在一定程度上改善橡胶的性能，拉伸强度由20.47Mpa提高至22.2Mpa，橡胶的撕裂强度和定伸强度也有一定的提高。当CeO2的添加量较大时，CeO2补强NR的效果比较明显，随着CeO2的添加量增加，橡胶的性能出现先增大后减小的趋势，其中拉伸强度最大为22.8Mpa，与未添加CeO2相比提高了11.4%，橡胶的撕裂强度提高了7.8%，定伸强度提高了28.3%，橡胶试样经过热空气老化后，添加CeO2的橡胶试样拉伸强比未添加CeO2橡胶试样的拉伸强度高出2.93Mpa，在NR中添加CeO2能够起到明显的补强作用。将三种偶联剂改性的CeO2和未改性的CeO2添加到无补强体系的NR中，发现当CeO2的添加量较小时，CeO2对NR的补强作用与CeO2在补强体系中补强NR的作用相似，当改性CeO2和未改性CeO2的添加量较大时，对NR的补强作用来说，经过偶联剂改性的CeO2要好于未改性CeO2，在三种偶联剂补强NR的性能中，硅烷偶联剂改性CeO2在NR中的分散性最好，钛酸酯偶联剂补强NR的力学性能最好，与未添加改性CeO2的NR相比，添加钛酸酯偶联剂改性CeO2的NR的拉伸强度提高了18.6%，撕裂强度提高了13.0%，橡胶试样在老化后，添加钛酸酯偶联剂改性CeO2的橡胶试样的力学强度也最高，在NR中添加铝酸酯偶联剂改性CeO2的橡胶样品稳定性能较好，综合考虑三种偶联剂改性CeO2和未改性CeO2对NR性能的补强作用：钛酸酯偶联剂改性CeO2>铝酸酯偶联剂改性CeO2>硅烷偶联剂改性CeO2>未改性CeO2。