随着在生产加工过程以及工程应用方面对复合材料导热性能的要求越来越高,导热性能成为复合材料物性的一个重要指标。本文对炭黑/天然橡胶复合体系的导热规律进行了实验研究,探讨了复合体系中炭黑的种类以及份数对橡胶复合材料导热性能的影响。利用本课题组的基础实验配方,研究了不同粒径和结构性的炭黑(N234、N330、导电炭黑40B2以及乙炔炭黑)对复合材料导热性能的影响。通过改变炭黑在橡胶中的填充份数以及不同的混炼工艺,对设计的76个配方,以双辊筒开炼机和哈克加工试样,利用NanoflashLFA447激光导热仪测试了炭黑/天然橡胶复合体系在不同温度下的热导率。通过对实验结果进行整理及分析,得到了炭黑份数、粒径、结构性三种因素对炭黑/天然橡胶复合材料热导率的影响规律。随着炭黑份数的不断增加,炭黑/天然橡胶复合体系的导热率不断增大;同时炭黑的粒径,结构性以及比表面积对炭黑/天然橡胶复合体系的热导率也有较大的影响。在相同的填充份数下粒径越小、结构性越高、比表面积越大则复合材料的导热性能越好。其中在填料体积份数约为20%时,填充导电炭黑40B2的复合材料的热导率有大幅度的提升。本文通过观察炭黑/天然橡胶复合材料试样的扫描电镜(SEM)照片,分析了炭黑粒子在橡胶基体中的微观形态以及分布情况。结果表明炭黑是以大小不等的炭黑粒子聚集体均匀分布在橡胶基体中。随着份数增加,聚集体之间逐渐相互连接成网络有助于导热网络的形成,从而使热导率提高。建立了该复合材料导热的理论模型并推导出导热方程,研究过程应用了热电相似理论、混合物法则、最小热阻力法则等。假设橡胶复合材料各向同性,得到了导热模型和导热计算方程。应用有限元软件ADINA对填料在复合材料中的不同形状(立方体、球体、长方体)对热导率的影响进行了分析,当填料形状为长方体时,复合材料的热导率最高。该结果与Maxwell模型的结果比较,表明填充相形状为球体时的热导率与由Maxwell模型得到的热导率相近。