采用不饱和羧酸金属盐增强橡胶，可以在没有常规增强剂(炭黑、白炭黑等)的情况下得到性能优良的硫化橡胶，具有许多独特的优点。人们普遍认为，极性的不饱和羧酸金属盐与极性橡胶之间具有良好的相容性，因而能发挥显著的增强作用，而对相容性不好的非极性橡胶的增强作用是有限的。因此，不饱和羧酸金属盐增强橡胶的研究多集中于极性橡胶，如HNBR、NBR、CR等，近年来对于EPDM、SBR、POE等非极性橡胶或弹性体开始有研究报道。但是未见不饱和羧酸金属盐增强天然橡胶(NR)的研究报道。 　　本论文采用非极性的天然橡胶在混炼过程中分别添加摩尔比为0.5/1的ZnO/MAA、Mg(OH)2/MAA或MgO/MAA，原位生成不饱和羧酸金属盐甲基丙烯酸锌(ZDMA)和甲基丙烯酸镁(MDMA)，然后在硫化过程中，ZDMA或MDMA在DCP作用下发生均聚和在天然橡胶上的接枝反应，得到NR/ZDMA或NR/MDMA纳米复合材料，获得显著的增强和改性效果。通过X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、扫描电镜-能量色散X射线谱仪(SEM-EDX)、透射电镜(TEM)、橡胶加工分析仪(RPA)和门尼粘度测试仪等现代测试手段以及交联密度测试等方法研究了混炼胶和硫化胶的微观结构和形态，分析了不饱和羧酸金属盐的形成及其在NR硫化过程中发生的原位聚合和接枝反应，研究了材料的物理机械性能和交联结构，并对混炼胶和硫化胶的动态粘弹性进行了测试分析。探讨了极性的不饱和羧酸金属盐增强非极性的天然橡胶的主要规律与机理，并研究了不饱和羧酸金属盐与炭黑、蒙脱土并用对NR结构与性能的影响。 　　研究结果表明，在橡胶混炼过程中，分别添加摩尔比为0.5/1的ZnO/MAA和Mg(OH)2/MAA或MgO/MAA，可以原位生成不饱和羧酸盐ZDMA或MDMA；在随后的硫化过程中，ZDMA或MDMA在DCP作用下可以发生均聚和在天然橡胶上的接枝反应，PZDMA或PMDMA粒子以纳米尺寸均匀分布在橡胶基体中并以离子键连接成刚性网络，同时ZDMA或MDMA一端接枝在天然橡胶大分子网络上，另一端通过离子键与PZDMA或PMDMA粒子相连，最终得到具有接枝IPN结构的NR/ZDMA或NR/MDMA纳米复合材料。原位生成的ZDMA和PZDMA比直接添加的ZDMA及生成的PZDMA粒子细而均匀，同时在原位生成的PZDMA粒子中有大量NR大分子链“贯穿”其中。在天然橡胶/ZDMA混炼胶硫化过程中，ZDMA发生均聚和接枝反应的速度比天然橡胶大分子链之间的交联反应速度快。 　　原位生成的极性不饱和羧酸金属盐ZDMA和MDMA对非极性的天然橡胶有良好的增强作用。当添加摩尔比为0.5的ZnO/MAA时，在155℃硫化温度和1.5～2phrDCP用量的条件下，NR/ZnO/MAA纳米复合材料硫化胶的力学性能最佳。DCP/S的并用可进一步提高NR/ZnO/MAA纳米复合材料的综合性能。在155℃硫化温度和1.5phrDCP用量时，随着Mg(OH)2/MAA添加量的增加，硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度、硬度随之增加，在35phrMg(OH)2/MAA添加量时，硫化胶的综合力学性能最佳。不饱和羧酸盐ZDMA和MDMA增强NR纳米复合材料的总交联密度和离子键交联密度对复合材料的性能有重要的影响；在总交联密度较高并且离子键和共价键比例接近时，纳米复合材料的综合性能最好。此外，NR/ZnO/MAA硫化胶的热稳定性比NR硫化胶的热稳定性好。 　　与NR混炼胶相比，添加原位生成不饱和羧酸盐ZDMA和MDMA的NR混炼胶具有较好的可塑性，有利于加工成型；添加原位生成不饱和羧酸盐ZDMA和MDMA的NR混炼胶的硫化速度远高于没有添加不饱和羧酸盐的NR混炼胶。 　　当ZnO/MAA或MgO/MAA添加量在10phr以内时，炭黑与ZDMA、MDMA对NR硫化胶有协同增强效果；同时ZnO/MAA、MgO/MAA的添加对NR/CB混炼胶有显著的增塑作用，有利于胶料的加工成型。 　　原位生成ZDMA与改性蒙脱土CEMMT对天然橡胶硫化胶具有明显的协同增强作用，可得到NR/CEMMT/ZnO/MAA纳米复合材料，改性蒙脱土CEMMT以50nm以下的片层均匀分布在NR基体中，而PZDMA的粒径则在100nm以下。 　　进一步将原位生成的ZDMA与CB、CEMMT并用，研究发现其对NR硫化胶的耐热稳定性具有协同效应，同时得到的NR/CB/ZDMA/CEMMT复合材料硫化胶具有较好的耐热氧老化性能。