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聚氨酯具有极其优异的物理性能和加工性能，如强度高、韧性好、耐磨性佳等。-NCO封端的聚氨酯预聚体由于含游离的-NCO基团，故可以与有一定反应活性的含-OH化合物反应。本文尝试在以甲苯作为溶剂的条件下用一种NCO封端的聚氨酯预聚体（PUB）对白炭黑进行改性，通过FTIR、TG、DLS和SEM对改性粒子的结构、热性能、粒径和表面形貌进行了分析，证实了端NCO基聚氨酯预聚体能成功实现对白炭黑的表面改性。为了降低白炭黑的表面极性，改善白炭黑在橡胶中的分散，同时改善橡胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨耗性能，我们将聚氨酯预聚体与橡胶进行共混。首先，将聚氨酯预聚体（PUB）通过直接加入法和预处理法与橡胶共混，测试胶料的硫化性能和力学性能，结果表明：PUB与橡胶共混时，会使胶料的最小转矩上升，这是因为PUB是粘稠的液体所致。PUB以直接加入法与橡胶共混时，硫化胶的综合力学性能较佳。其次，合成了一系列端NCO基的聚氨酯预聚体，将其与NR/BR/SBR进行共混，对硫化胶的力学性能进行测试，发现以端羟基聚丁二烯(HTPB)为多元醇组分时合成的聚氨酯预聚体与橡胶体系共混时，硫化胶的力学性能最佳。最后，分别以两种微观结构不同的HTPB和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)按照异氰酸酯指数R=2，3，4，5（R=n(-OH)/n(-NCO)）合成了一系列端NCO基的聚氨酯预聚体，将其与NR/BR/SBR进行共混，对硫化胶的力学性能进行测试，发现R值对共混体系的硫化性能和力学性能影响较小，而HTPB的微观结构对共混体系的硫化性能和力学性能有显著影响。以主要含1,4反式结构的HTPB为原料合成的聚氨酯预聚体与NR/BR/SBR共混时，共混体系的拉伸强度、撕裂强度和耐磨耗性得到明显改善。