高分子基纳米复合材料是以高分子化合物为基体,分散相中至少有一维小于100nm的新型复合材料,由于纳米材料的纳米效应以及与基体材料的泊松比不同,会产生更多的微开裂,吸收更多的冲击能并阻止材料的断裂,从而提升高分子材料宏观物理性能,它是当前材料领域研究的热点之一。本工作对三种纳米材料碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、多壁碳纳米管(MWNTs)的表面化学改性、在橡胶基体中的聚集、分散、增强效应和综合性能等方面进行了研究。　　1.针对天然/丁苯橡胶纳米SiC或Si3N4复合体系,从分子设计的角度出发,选择乙烯基三乙氧基硅氧烷(VTES)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,通过自由基溶液共聚合和优化反应条件,合成了三元共聚物BA-MMA-VTES纳米粉体大分子表面改性剂。采用FTIR、NMR、GPC、DSC、TGA等对所合成的三元共聚物的结构、性质和数均相对分子质量进行了表征和分析;通过FTIR、NMR测试结果证实了BA-MMA-VTES三元共聚物的结构;通过GPC测试,证明BA-MMA-VTES三元共聚物的数均相对分子质量控制在3000～10000;DSC显示合成的大分子只有一个Tg,在3.3℃左右,表明它是无规共聚物,柔性适中;TGA显示三元共聚物主要热分解区间在280～500℃,热稳定性良好。　　应用BA-MMA-VTES大分子表面改性剂对纳米SiC和Si3N4陶瓷粉体进行表面包覆改性。FTIR、TGA分析表明大分子表面改性剂对纳米SiC和Si3N4粉体表面发生了化学包覆;纳米粒度测定仪测定结果表明,处理后的纳米SiC和Si3N4粉体,粒径明显减小,其中在大分子表面改性剂用量为5％的溶液中,纳米SiC和Si3N4粒径最小;TEM观测表明,处理后的纳米SiC和Si3N4粉体在有机溶剂中分散均匀,明显阻止了纳米粉体的团聚。　　在天然/丁苯并用混炼胶中,当加入改性后的SiC和Si3N4粉体量分别为0.5份和2.5份,橡胶纳米复合材料的各项性能均有较好提高,适合用于制造在动态条件下使用的汽车用橡胶零部件。　　2.针对天然/丁苯橡胶多壁碳纳米管MWNTs复合体系,选择甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,通过自由基溶液共聚合和优化反应条件,合成了三元共聚物BA-MMA-GMA大分子表面改性剂,用于MWNTs纳米材料表面改性。采用FTIR、NMR、TGA、粘度法等对所合成的三元共聚物的组成、结构和相对分子量进行了表征和分析;FTIR、NMR测试结果证实了BA-MMA-GMA三元共聚物的结构;热分析结果显示大分子表面改性剂的分解温度主要在240～455℃,满足天然/丁苯橡胶加工硫化过程中对温度要求。　　对MWNTs混合酸氧化实验的结果认为原始MWNTs表面上已经有大量的-OH和-COOH,虽经过酸氧化16hr时,但MWNTs表面-COOH与原始MWNTs相比,增加不是非常明显,改性MWNTs实验结果也证明原始MWNTs表面的活性官能团能够满足大分子改性要求,并且通过TEM观察,我们发现随着氧化时间的增加,会破坏MWNTs的表面结构,产生了无定形碳。因此,对MWNTs表面改性可省去习惯采用的预先酸氧化处理。　　利用大分子BA-MMA-GMA的环氧基团和MWNTs上的-OH和-COOH官能团反应制备BA-MMA-GMA/MWNTs杂化纳米材料,应用FTIR、TGA、TEM对杂化材料进行了表征,结果表明,大分子改性剂BA-MMA-GMA与MWNTs进行了化学键合,在其表面包覆了一层大分子有机层,包覆在MWNTs表面上的大分子最佳用量是9％。TEM表明改性后的MWNTs有良好的分散性能。采用本论文的一步接枝改性法与其它改性方法,如原位聚合复合法、等离子射线法等相比,本方法可能更具有有工业应用的价值。　　用大分子表面改性剂改性后的MWNTs复合的天然/丁苯橡胶纳米复合材料,当加入量为1.5份时,橡胶各项性能均有较好提高,适合用于制造在动态条件下使用的汽车用橡胶零部件。　　以上两种设计的大分子改性剂,主要目的是用来改性SiC、Si3N4和MWNTs三种纳米材料,以解决纳米材料在橡胶中难以达到纳米尺度分散的应用技术瓶颈,制造天然/丁苯橡胶纳米复合材料并用作汽车橡胶零部件。