攀枝花具有丰富的石墨资源,居全国第三位,但综合利用水平低,为提高其综合利用水平,拓展石墨的应用领域,对石墨的深加工和应用研究已成为当前的热点。本文采用硬脂酸、酚醛树脂和聚丙烯酸酯分别对氧化石墨、膨胀石墨和氧化石墨烯进行改性,研究改性石墨与天然橡胶共混,制备改性石墨/天然橡胶复合材料的性能,研究炭黑用量对改性石墨/炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响,实现以改性石墨部分或全部代替炭黑增强天然橡胶,促进石墨资源开发和拓展石墨应用领域的目的。以酚醛树脂对氧化石墨进行浸渍改性,研究结果表明:石墨经酚醛树脂改性后表面粗糙程度和热失重增加,活性官能团增多,分散性增强;当石墨粒度小于2500目,氧化石墨与酚醛树脂质量比小于5:1,浸渍时间4h,超声分散40min所制备的改性氧化石墨/天然橡胶复合材料拉伸强度较好,当改性氧化石墨用量为20份时,复合材料的拉伸强度值最大,为26.8MPa,磨耗比最小,为0.98%;改性氧化石墨/炭黑/天然橡胶复合材料随炭黑用量的增加,拉伸强度、定伸应力呈先增加后减小的趋势,断裂伸长率逐渐降低,当改性氧化石墨用量为20份,炭黑用量为10份时,拉伸强度值最大、磨耗比最小,分别为30.2MPa和0.76%,与纯的天然橡胶相比,拉伸强度提升了379.4%,磨耗比降低了35.6%,最小转矩和最高转矩增大,硫化时间增长。膨胀石墨经聚丙烯酸酯改性后,石墨本征结构不改变,膨胀石墨表面包覆了大量聚丙烯酸酯,热失重增大,活性官能团和粗糙程度增加,分散性增强,对天然橡胶的增强效果较弱;当丙烯酸酯预聚体与膨胀石墨质量比为5:1,膨胀体积为10mL/g,改性膨胀石墨用量为5份时,改性膨胀石墨/天然橡胶复合材料的拉伸强度最值大,为9.1MPa,磨耗较低,为1.24%;改性膨胀石墨/炭黑/天然橡胶复合材料随炭黑用量的增加,定伸应力增大,断裂伸长率和磨耗比逐渐降低,拉伸强度在改性膨胀石墨用量为5份,炭黑用量为20份时,达到最大值,为20.5MPa,此时的磨耗比为1.08%,与纯的天然橡胶相比,拉伸强度提升了225.4%,磨耗比降低了8.5%。以硬脂酸改性氧化石墨烯,硬脂酸通过表面包覆或嵌合在氧化石墨烯表面或层间,无新物质生成,改性后的氧化石墨烯层间距减小,热失重增大,活性基团和粗糙度增加,分散性提高;当氧化石墨烯与硬脂酸质量比为250:9,在60~70℃下反应6h,超声分散60~90min制备的硬脂酸改性氧化石墨烯与天然橡胶共混,得到的复合材料性能较佳;随改性氧化石墨烯用量的增加,复合材料定伸应力增大,断裂伸长率降低,硫化时间缩短,拉伸强度在改性氧化石墨烯用量为5份时达到最大值,为15.8MPa,此时的磨耗比最低,为1.05%;采用改性氧化石墨烯与炭黑并用可显著提升橡胶的拉伸强度和耐磨性能,随炭黑用量的增加,复合材料断裂伸长率降低,定伸应力增大,当改性氧化石墨烯为5份,炭黑为30份时,复合材料拉伸强度值最大,为32.6MPa,磨耗比最低,为0.73%,与纯的天然橡胶相比,拉伸强度提升417.5%,磨耗比降低了38.1%。