高分子材料因其具有优异且独特的物理化学性能,在国民经济和科技领域中不可缺少。随着高分子基材料应用的广泛度和需求量日益增加,社会开始对原料的可持续应用性投入更多的关注。人们希望将“生态化设计”和“绿色产品”的理念应用在聚合物的制造上,减少相关石油产品的使用,大量使用生物质基原料,减少聚合物在制品中的有效用量,弥补聚合物本身缺陷增强产品性能满足特殊需求,使高分子材料真正可以达到产业化工业生产的程度。本论文利用稻壳中天然的纳米二氧化硅均匀分布的特点,通过将稻壳选择性热解和定向粉碎技术生产出二氧化硅和炭均匀分布的硅炭黑(SiCB)材料。一方面,对硅炭黑的基本理化性质与结构进行了探究,同时与白炭黑、炭黑比较,明确其本身所具有的功能与属性,为硅炭黑进一步开发应用提供基础理论依据;另一方面,选择天然橡胶和聚乙烯两类工业和生产生活中最常见的高分子聚合物产品,通过熔融共混工艺制备了聚合物复合材料并对性能进行了测试,综合分析研究了硅炭黑作为一种聚合物填料的可行性及优劣势,以及为今后的修饰改性优化设计提供了理论基础和研究思路。取得的研究结果如下:1.制备的硅炭黑产品硅炭比为43:57,比表面积可达到129.8m2/g,孔径仅为2nm左右。经球磨粉碎可将炭均匀包覆在二氧化硅颗粒表面,不仅能提高硫化速率,并且能阻止二氧化硅自身的团聚,提高了填料在高分子基体中的分散性及相容性。2.将硅炭黑作为橡胶填料加入天然橡胶中,当填充份数在30份以内时,硅炭黑的加入不会降低天然橡胶自身的拉伸性能,还可以使复合材料的韧性和强度同时提高。当添加量在10份时,复合材料的拉伸强度达到最大值12.7MPa,相比于未填充硅炭黑时增加了81.4%。经过球磨和硅烷偶联剂处理后的硅炭黑制备的复合材料拉伸强度和断裂伸长率均有显著提高,两种处理方式的综合作用更是使拉伸性能上升到18.36MPa,相比于未处理硅炭黑提高了124%,可以达到与商业填料进行媲美的程度。3.将硅炭黑填料应用于轮胎工业加工生产全钢胎胎面胶,发现加入了硅炭黑的全钢胎胎面胶具有回弹高(低滞后),密度小,混炼能耗低,硫化速度快的优势。4.将硅炭黑应用在聚烯烃领域,通过注塑成型法制备了两种粒径(58μm和18μm)的硅炭黑/聚乙烯复合材料。当硅炭黑粒径在58μm时,填充量为30%时拉伸强度达到最大值为12.2MPa,与未填充时相比增加13%;当硅炭黑粉碎至粒径为18μm后,在填充量为50份时,拉伸强度最大为12.9MPa,与未填充时相比增加20%。另外,增加硅炭黑含量,两种粒径硅炭黑/聚乙烯复合材料的弯曲性能均增强,但冲击强度却随着填充量的增加逐渐减小。结果还发现随着硅炭黑填充量的增加,尺寸效应对复合材料的各项性能的影响越来越显著。5.采用压延成型法制备的硅炭黑/聚乙烯复合材料横切和竖切样品各项力学性能不一致,根据压延成型中的定向效应可以按照实际情况选择不同的制样方向制备相应制品,来满足具体生产性能要求。