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绿色轮胎的研发对于降低汽车在行驶过程中的能耗以及提高汽车的行驶安全具有十分重要的意义。丁苯橡胶是轮胎胎面胶的主要橡胶原料之一,以白炭黑补强的丁苯橡胶（SBR）作为轮胎胎面胶具有较低的滚动阻力和较好的抗湿滑性,与绿色轮胎的研发要求相符合。然而,极性的白炭黑与非极性的丁苯橡胶相容性较差,导致白炭黑在丁苯橡胶中易团聚且二者相互作用较弱。本论文首先研究了离子液体以及离子液体与传统硅烷偶联剂并用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料的结构与性能的影响,之后探究了以氧化石墨烯（GO）/羧基化碳纳米管（CC）杂化填料作为绿色轮胎胎面胶补强填料时,丁苯橡胶/氧化石墨烯/羧基化碳纳米管复合材料的结构与性能。丁苯橡胶/纳米填料复合材料的机械性能主要受填料在丁苯橡胶基体中的分散以及二者的相互作用影响。本论文使用的离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AMI）能有效促进白炭黑在丁苯橡胶基体中的分散并增强白炭黑和丁苯橡胶的相互作用,当其与硅烷偶联剂双[3-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物（TESPT）并用后,复合材料的机械性能得到进一步提升,且优于单独使用TESPT的体系。此外,羧基化丁腈橡胶能有效增强丁苯橡胶和氧化石墨烯/羧基化碳纳米管杂化填料的界面相互作用,使丁苯橡胶复合材料的机械性能与热导率大幅提高。论文的主要研究如下。研究了以离子液体AMI作为白炭黑的界面改性剂时,其用量对丁苯橡胶/白炭黑复合材料的结构与性能的研究,当AMI的添加量小于2.5 phr（per hundred parts of rubber）时,随着AMI用量的增加,白炭黑在丁苯橡胶基体中的分散逐渐改善,当AMI的添加量为2 phr时,丁苯橡胶/白炭黑复合材料的总交联密度、拉伸强度与300%定伸应力分别提高了55.0%、23.7%和35.4%。在上一部分研究的基础上,我们在丁苯橡胶/白炭黑体系中同时引入离子液体AMI和硅烷偶联剂TESPT,TESPT与AMI均能改善白炭黑在丁苯橡胶基体中的分散,并用后改善效果更加明显,且能在丁苯橡胶基体和白炭黑间引入共价键相互作用、氢键相互作用和阳离子-π相互作用。当TESPT的用量为1 phr时,随着AMI用量的增加,白炭黑在丁苯橡胶基体中的分散逐渐改善,AMI用量为1.5 phr时,丁苯橡胶/白炭黑复合材料的总交联密度、拉伸强度和300%定伸应力分别提高了281%、65%和143%。首先以GO促进CC在水中的分散,获得稳定的GO/CC杂化水分散液,再将GO/CC水分散液滴入丁苯橡胶/羧基化丁腈橡胶（质量比为95:5）混合胶乳中,制备出填料分散均匀的丁苯橡胶/氧化石墨烯/羧基化碳纳米管复合材料,羧基化丁腈橡胶的羧基可以和氧化石墨烯/羧基化碳纳米管的含氧官能团形成氢键,其主链可以交联到丁苯橡胶分子的主链上,当杂化填料的用量为GO 1 phr、CC2 phr时,复合材料的拉伸强度和热导率分别为19.3 MPa和0.308W?m-1?K-1,与硫化丁苯橡胶相比分别提高了485%和31%。