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白炭黑（SiO2）是一种绿色环境友好型且极具发展前景的无机纳米橡胶补强填料,具有耐高温和电绝缘性好等优异性能,应用领域十分广阔。但是,由于白炭黑表面含有一层硅氧烷和硅醇基团,具有强极性和较强的亲水性,大量羟基的存在使白炭黑自身极易团聚,形成体积较大的聚集体,不利于其润湿和分散在橡胶基体中,影响其增强效果,进而限制了其在复合材料方面的应用。因而对白炭黑表面进行改性,改善其在橡胶基体中的分散性及与橡胶基体的相容性一直是近年来研究的热点。离子液体是一种在室温下或接近室温附近完全由离子组成的熔融盐,具有零蒸汽压,热稳定性高,非挥发性,离子电导率高等特点,对绿色环境友好型复合材料的发展提供契机。为了获得物理机械性能好,动态力学性能优异的天然橡胶复合材料。本文研究工作将从以下四个部分展开。第一步,采用离子液体AMI改性白炭黑,通过对其改性前后的微观结构以及表面特性进行表征表明,改性后白炭黑颗粒间团聚倾向减弱,疏水性增强,实际分布粒径减小,比表面积提高。离子液体对白炭黑的晶型结构影响不大,其仍为无定形态。第二步,通过不同用量的AMI1phr、2phr、3phr、4phr改性白炭黑,制备改性白炭黑（AMI-m-SiO2）/天然橡胶（NR）复合材料。结果发现,改性后可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高橡胶复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2份时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO2/NR复合材料相比,AMI改性的SiO2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。第三步,根据改性作用机理不同,以共价键、氢键、范德华力为出发点,分别采用Si69、AMI、BMI改性白炭黑。结果表明,改性后白炭黑粒径分布趋势向粒径减小的方向移动。离子液体改性效果明显优于硅烷偶联剂改性,经Si69和BMI改性的白炭黑粒径分布曲线基本一致,AMI改性白炭黑粉体粒径最小。改性后白炭黑/天然橡胶复合材料玻璃化转变温度升高。AMI改性的复合材料玻璃化转变温度最高,Si69和BMI改性的复合材料次之。随着应变的增加,复合材料储能模量曲线非线性降低,损耗因子曲线非线性升高,白炭黑/天然橡胶复合材料储能模量由大到小为AMI>BMI>Si69>未改性的白炭黑,且离子液体改性的白炭黑天然橡胶复合材料损耗因子较高。随着剪切频率的增加,白炭黑/天然橡胶复合材料弹性模量呈非线性增大,损耗因子呈非线性下降。AMI-m-SiO2/NR复合材料的储能模量最大,力学内耗最低,损耗因子最小。第四步,研究了AMI和硫化剂用量对SiO2/CB/NR复合材料硫化动力学性能的影响。结果表明,随着硫化时间、硫化温度的增加,复合材料的力学扭矩增大,硫化曲线斜率变大,反应速率常数增加,正硫化时间缩短;与未改性的白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料相比,改性后复合材料硫化曲线斜率明显增加,反应速率常数变大,反应活化能降低。改性白炭黑与炭黑并用后,填料聚集体粒径减小,在天然橡胶复合材料中的弥散效应增强,动态力学性能增加。改性白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料断面形貌更加粗糙,呈现不同的程度的凹凸结构。随着硫化剂用量的增加,复合材料最小扭矩和最大扭矩逐渐增大,焦烧时间和正硫化时间缩短,刚性增加,储能模量升高。AMI和硫化剂都能够促进橡胶复合材料分子链有序性增加。