氢化丁腈橡胶（HNBR）是一种高度饱和的弹性体,因其具有优异的物理机械性能、良好的耐油性、耐化学介质、耐热、耐氧化等特点,在汽车工业、油田开采、航空航天、机械工程等领域被大规模应用。然而,HNBR生胶的力学性能通常并不高,很难直接使用,且价格昂贵。因此,通过添加补强填料,开发出高性能HNBR改性材料,是HNBR应用的一个重要研究方向。本论文分别以炭黑、白炭黑及纳米甲壳素为补强填料,制备了三种不同的HNBR填料补强体系,系统研究了填料对HNBR性能的影响。以炭黑为唯一补强填料,探究了炭黑粒径及用量对HNBR性能的影响,发现N234炭黑对HNBR的补强效果最佳。使用双叔丁基过氧化二异丙基苯（BIPB）作为硫化剂,考察了硫化剂用量对HNBR硫化性能以及力学性能的影响。结果表明,随BIPB用量增大,HNBR混炼胶的焦烧时间以及正硫化时间迅速缩短,HNBR硫化胶的拉伸强度则先增大后减小,定伸应力随之增大,断裂伸长率以及撕裂强度却下降明显,硬度无明显变化。综合来看,BIPB最佳用量为3 phr,此时HNBR的拉伸强度达到使用29.9 MPa,断裂伸长率为300%,邵氏硬度为67。使用三种硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）以及双-γ-三乙氧基硅丙基四硫化物（Si69）对炭黑进行表面改性,结果表明,硅烷偶联剂能够改善炭黑在基体中的分散,提高复合材料的硫化性能以及各项力学性能。其中,使用Si69改性的炭黑的补强效果最佳,当其用量为50 phr时,硫化胶的拉伸强度达到33.6 MPa,断裂伸长率为499%,相比于未改性炭黑分别提高了12%、45%。使用KH560和十八胺（ODA）制备了新型偶联剂KH560-ODA,将其用于对白炭黑进行表面接枝改性,结果表明改性后的白炭黑粒径减小,其填充的HNBR混炼胶的Payne效应有所减弱,在橡胶基体中的聚集现象有所改善。改性白炭黑补强的HNBR复合材料的拉伸强度、撕裂强度以及断裂伸长率均有提高,但定伸应力则略有下降。改性白炭黑用量为50 phr时,硫化胶的拉伸强度达到27.4 MPa,断裂伸长率达到601%,相比于未改性白炭黑分别提高了12%、7%。相同用量下,单独使用白炭黑的补强效果不如炭黑,将改性白炭黑与炭黑并用补强HNBR,发现将二者并用能够促进彼此在基体中的分散,混炼胶的Payne效应明显减弱。当炭黑与改性白炭黑比例为20/30时,硫化胶的拉伸强度能够达到最大值37.0 MPa,相比于单独使用炭黑或者白炭黑提高了23%、35%。通过酸解法制备了纳米甲壳素（CNW）,以此探究生物质填料在HNBR中的应用。发现CNW在HNBR中易团聚,补强效果很差。采用包覆技术,制备了聚多巴胺包覆纳米甲壳素（PDA-CNW）,当PDA-CNW用量为3 phr时HNBR的拉伸强度达到7.6 MPa,断裂伸长率达到517%,相比于未加填料时提高了216%、38%。将白炭黑（Si O2）和PDA-CNW并用补强HNBR,两种不同形态填料具有协同效应。当白炭黑用量为30 phr,PDA-CNW用量为5 phr时硫化胶的拉伸强度为27.4 MPa,相当于单独使用50 phr白炭黑的补强效果,且复合材料的撕裂强度提高到25.7 MPa,较单独使用PDA-CNW提高了138%。