硅橡胶由于独特的-Si-O-主链结构而具有许多优异的性能,例如耐候性、生理惰性、耐老化性和耐高低温性等等,但是纯硅橡胶的力学性能很差,特别是撕裂强度和拉伸强度,因此必须对硅橡胶进行补强以满足工业领域的使用要求。填料并用、提高填料的分散以及改善填料和基体之间的界面作用已经成为提高硅橡胶力学性能的研究热点。本文主要通过使用一维纳米填料——针状硅酸盐和碳纳米管与零维填料——气相法白炭黑并用,并对一维纳米填料进行表面改性来提高填料的分散、增强与橡胶基体之间的界面作用,以期提高硅橡胶纳米复合材料的力学性能以及抗裂纹萌生和扩展的性能,具体的工作内容如下:1、探究了气相法白炭黑被一维纳米填料——凹凸棒土部分替代后,对硅橡胶纳米复合材料力学性能的影响。通过凹凸棒和气相法白炭黑之间的相互剪切、相互促进分散,在降低硅橡胶纳米复合材料生产成本的情况下,使用气相法白炭黑和凹凸棒协同补强硅橡胶。力学测试结果表明:5 phr的气相法白炭黑被15 phr的凹凸棒替代后,硅橡胶纳米复合材料的力学性能和40 phr白炭黑补强的硅橡胶纳米复合材料的力学性能基本相当。2、探究了一维纳米填料——碳纳米管和气相法白炭黑协同补强硅橡胶后,对硅橡胶纳米复合材料性能的影响。力学测试结果表明:0、1、3、5 phr的碳纳米管加入硅橡胶后,硅橡胶纳米复合材料的撕裂强度、100%和300%定伸随着碳纳米管用量的增加而增加,但是断裂伸长率却随之降低。这是因为碳纳米管与硅橡胶基体之间的界面作用差、以及在硅橡胶中分散不均匀导致的。当碳纳米管用量为5 phr时,硅橡胶纳米复合材料的撕裂强度达到了 27.8 kN/m。3、研究了含苯环的秋兰姆——二硫化四苄基秋兰姆对碳纳米管的非共价改性以及对硅橡胶纳米复合材料力学性能的影响。XPS和拉曼光谱表明:碳纳米管与秋兰姆的苯环之间存在π-π作用。分析硫化曲线得知:在高温硫化过程中,秋兰姆接枝到了硅橡胶分子链上,间接地将碳纳米管和硅橡胶分子连接在一起。TEM和SEM测试表明:秋兰姆加入硅橡胶基体后,不仅提高了碳纳米管在硅橡胶基体中的分散,而且增强了碳纳米管和硅橡胶之间的界面作用。力学性能测试表明:0.4 phr的秋兰姆加入后,硅橡胶纳米复合材料的撕裂强度提高了114%,而且断裂伸长率保持在了 510%。4、研究了咪唑类离子液体——氯1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑对碳纳米管的非共价改性以及对硅橡胶纳米复合材料性能的影响。XPS和拉曼光谱证明了碳纳米管和离子液体的咪唑环之间存在cation-π/π-π作用。由硫化曲线得知:在高温硫化过程中,氯1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑接枝到了硅橡胶分子链上。SEM测试表明:加入0.6 phr的离子液体AMI不仅提高了碳纳米管在硅橡胶基体中的分散,而且增强了硅橡胶和碳纳米管之间的界面作用。J积分和力学测试表明:离子液体AMI的加入把硅橡胶纳米复合材料的撕裂强度提高到了 51.3kN/m,断裂伸长率保持在570%,而且提高了硅橡胶纳米复合材料的抗裂纹萌生和扩展的性能。