自20世纪中期以来,绿色轮胎由于其低能耗且环保的独特优势被广泛地研究并利用。而白炭黑作为绿色轮胎的主要组成部分,在橡胶轮胎中的应用也变得越来越广泛。在轮胎配方中使用白炭黑,可以显著提高汽车轮胎的抗湿滑性和耐磨性,同时降低滚动阻力。但由于工业化生产中白炭黑表面存在大量羟基基团,使其易在橡胶中团聚。因此,在白炭黑使用过程中,往往伴随着表面改性处理的应用。本工作首先采用不同功率等离子体对沉淀法白炭黑进行表面改性,并将其填充到SSBR中制备橡胶复合材料,综合运用FTIR、TGA、TEM及静动态力学性能,研究了不同等离子体功率改性白炭黑的表面结构与其填充SSBR橡胶复合材料性能的关系。研究结果表明:等离子体改性有效降低了白炭黑表面的硅羟基含量,且其降低幅度与改性功率成正比;改性白炭黑填充体系的交联密度和静动态力学性能均有不同程度的提高。其中,200W改性白炭黑在橡胶基体中的分散性显著提高,有力地提升了其填充SSBR体系的交联密度和动态力学性能;而800W改性的白炭黑由于产生了以Si-O-Si结构组成的团聚体,其在填充SSBR体系中的分散性,对交联密度和静动态力学性能的提升程度均不及200W改性体系。随后以200W、800W为改性功率对白炭黑进行等离子体处理,对比研究了改性前后白炭黑用量对其填充SSBR复合材料硫化特性及综合力学性能的影响,并考察了三种体系填料网络形成的逾渗阈值。研究结果表明:相同用量下,改性白炭黑填充体系焦烧时间有所延长,具有更高的加工安全性;以力学性能参数为基础,采用逾渗理论计算了两种体系中白炭黑网络形成的逾渗阈值,发现改性白炭黑网络形成的逾渗阈值明显高于未改性白炭黑填充体系,即达到相同力学性能条件下,改性白炭黑的用量均高于未改性白炭黑填充体系,表明等离子体改性有效降低了硫化胶的含胶率。最后以200W改性功率改性白炭黑填充SSBR硫化胶为研究对象,与未改性白炭黑填充SSBR硫化胶进行对比,考察了硅烷偶联剂用量对两体系物理机械性能的影响。研究结果表明:针对不同物理机械性能而言,其最优值对应于不同的硅烷偶联剂用量。综合所有性能结果,对于等离子体改性白炭黑填充体系而言,硅烷偶联剂的最佳用量为白炭黑含量的6%;与未改性白炭黑填充体系相比,等离子改性白炭黑填充体系在达到相应性能的情况下需要更少的硅烷偶联剂。即等离子改性在一定程度上减少了体系中硅烷偶联剂的用量。综合实验研究得知,NH3等离子体改性手段对白炭黑表面处理的效果显著。因为其刻蚀作用,白炭黑表面羟基含量骤减,减小了其表面活性,从而削弱了白炭黑在SSBR基体中的聚集行为。同时,还增大了临界填料体积分数,从而实现高份数白炭黑在填充橡胶硫化胶中的应用。此外,经过等离子体改性后的白炭黑对Si69的用量减少,进一步降低了橡胶复合材料的使用成本。