随着汽车工业技术的飞速发展，人们对汽车安全，节能，耐久，舒适度的更高要求对车辆上唯一的接地部件——轮胎提出了新的挑战。由此，欧洲制定了相应的轮胎标签法规——EC1222/2009，该法规指出在欧洲市场上销售的轮胎，具体包括轿车，轻型卡车以及公共汽车轮胎需要加贴等级标签，进而标识出具体的燃油效率，湿滑路面的抓着力以及滚动噪声等性能指标，通过这一法规的强制实施来促进汽车能源消耗的降低。轮胎的抗湿滑性能，滚动阻力以及耐磨性能（这三项性能常被称作轮胎性能的“魔法三角”）的改善与胎面材料的选择，配方的设计及制备工艺的调整密切相关。众所周知，胎面材料的诸多性能可以通过其黏弹性间接表征，而橡胶复合材料的黏弹特性归根结底又是填料-橡胶相互作用以及填料网络结构的具体反映。因此，通过对胎面橡胶材料微观结构-黏弹性-使用性能关系的研究，揭示影响橡胶材料使用性能的内在机理并探索平衡轮胎“魔法三角”性能的方案是本论文的主要研究方向。论文第一部分（论文第三，四，五章）比较了炭黑(CB)，白炭黑(Silica)以及双相填料(CSDPF)填充不同牌号丁苯橡胶(SBR)制备复合材料的物理机械性能，磨耗性能，滚动阻力和抗湿滑性能的差异。通过结合胶含量测试，差示扫描量热仪(DSC)测试以及低场核磁共振交联密度仪(NMR)测试对复合材料中的橡胶-填料相互作用进行了考察，使用橡胶加工分析仪(RPA)和动态力学热分析仪(DMTA)对橡胶材料的填料网络结构以及动态黏弹特性进行了分析。结果表明，Silica填充橡胶复合材料具有较高结合胶含量，而CB表面的橡胶分子链活动性较弱，即CB与橡胶之间具有更强的相互作用。CSDPF填充橡胶较弱的填料网络结构导致其具有最高的tan δ峰值以及橡胶态下最低的储能模量。通过不同胶料物理性能的对比可以发现，与CB填充SBR相比，经过硅烷偶联剂原位改性处理的Silica填充硫化胶具有较高的300%定伸应力，较低的扯断伸长率，较优异的抗湿滑性能和滚动阻力性能，但是其耐磨和抗切割性能较差。通过乳液共沉法(LCM)制备的粘土/橡胶复合材料不仅具有较好的力学性能，其良好的抗疲劳及气体阻隔性能使其成为一种具有开发潜力的橡胶填料。论文的第二部分（论文第六章）比较了少量粘土替代CB或者Silica填充SBR复合材料各项性能的差异。在50份CB填充的SBR橡胶复合材料中添加少量粘土后，材料的抗切割性能会提高30%以上。由于粘土的加入增强了填料网络结构强度，粘土/CB复合材料的阿克隆磨耗量以及滞后生热均有所增加。对于材料抗切割性能提高的内在原因，我们推断主要来源于粘土片层结构对橡胶破坏过程中“裂纹扩展”的阻碍作用以及滞后生热的增加使材料所受冲击能有效转化为热能耗散，减少了材料破坏的出现。在Silica填充橡胶中添加少量的粘土后，材料的Payne效应有所下降，说明粘土在橡胶中的聚集效应要弱于Silica在橡胶中的聚集效应。添加粘土后复合材料的物理机械性能变化不大，但是阿克隆磨耗和抗切割性能均有所降低，同时压缩疲劳温升有所增加。由此说明，在Silica填充橡胶中添加粘土并不能很好的改善Silica填充胶的综合性能。论文第三部分（论文第七章）通过对CB填充SBR，异戊橡胶(IR)，顺丁橡胶(BR)和集成橡胶(SIBR)复合材料的阿克隆磨耗性能比较发现，几种橡胶复合材料耐磨性能的优劣顺序为BR-CB> SIBR-CB> SBR-CB>IR-CB。与此同时，我们使用凝胶渗透色谱(GPC)，结合胶测试，热重分析仪(TGA)对四种橡胶的分子量及其分布，填料-橡胶相互作用以及耐热稳定性进行了研究。结果表明，填充后的IR混炼胶中大量存在的分子量约为1万的小分子组分是导致IR-CB磨耗性能最差的主要原因。而对于机械混炼后分子量降低程度较小的BR, SBR以及SIBR而言，磨耗性能的优劣顺序与填料-橡胶相互作用的强弱保持了很好的一致性。由于在阿克隆磨耗测试条件下，橡胶很难达到热分解温度，因此硫化橡胶的耐磨性能与其耐热稳定性关系不大；而“拥有较低玻璃化转变温度(Tg)值的橡胶通常会具有较好耐磨性能”这一结论仅对BR-CB胶料适用，与其他胶种的相关性并不好。