裂解炭黑是废弃轮胎裂解的主要产物,其主要成分为轮胎在制造过程中所添加的炭黑、白炭黑、橡胶助剂以及橡胶在裂解过程中残余的碳质。在废旧轮胎的裂解产物中,裂解炭黑占比约为30%,若能将其回收利用,则可以带来巨大的经济效益。裂解炭黑具有灰分高、粒径大、表面活性降低、结构度受损等缺点,且已经结合过的表面活性点与沉积碳质的表面微孔结构使裂解炭黑回用于橡胶难度加大。研究裂解炭黑改性方法、补强机理及研发与其适配的混炼工艺,提高裂解炭黑资源价值和经济性,已成为行业亟待解决的难题。针对目前裂解炭黑回用橡胶作为补强剂填料分散困难、胶料性能较差等问题,本文开展了裂解炭黑改性方法和改性裂解炭黑/天然橡胶复合材料制备机理及实验的研究;研发出了裂解炭黑作为补强剂应用于胎面胶配方的工艺技术,制备出了改性裂解炭黑混炼胶,并与N234炭黑干法混炼胶进行了对比实验。完成的主要工作如下:（1）研究了裂解炭黑在橡胶中的补强机理。以裂解炭黑的基本性质为着力点,探索了在橡胶补强中裂解炭黑的作用方式,基于此进一步分析了全钢子午胎与半钢子午胎裂解炭黑对天然橡胶的补强作用,试验发现半钢胎裂解炭黑橡胶复合材料的综合性能较优。因此,本文选取半钢胎裂解炭黑作为后续改性材料。（2）探究了裂解炭黑改性机理和改性裂解炭黑/天然橡胶复合材料制备机理,通过氧化剂与低温等离子体分别对裂解炭黑的表面结构与性质进行改性,并分析了改性裂解炭黑对天然橡胶补强性能的影响。由实验数据可以看出,氧化剂改性裂解炭黑可以有效提升橡胶复合材料的拉伸强度与耐磨性能,且滚动阻力降低;低温等离子体改性裂解炭黑橡胶复合材料的硬度、拉伸强度以及耐磨性能显著提升,且抗湿滑性能较优。（3）研发了一种湿法混炼的炭黑分散系浓度由低到高增加至动态平衡的微絮凝工艺技术（DMLI工艺）,并研究了裂解炭黑絮凝机理。本工艺与传统湿法絮凝工艺相比,可以有效提升裂解炭黑在橡胶中的分散程度,增强橡胶复合材料的综合性能。通过实验研究发现,此工艺可以有效提升裂解炭黑对橡胶的补强作用。（4）开展了改性裂解炭黑制备高性能复合材料实验研究,通过对改性裂解炭黑与不同湿法混炼工艺的试验结果分析,研发了一种制备高性能改性裂解炭黑/天然橡胶复合材料的工艺技术。此工艺技术制备出的裂解炭黑混炼胶的硬度、拉伸强度、耐磨等性能与未改性裂解炭黑混炼胶相比均有显著提升,并且具有较低的滚动阻力与较好的抗湿滑性能。该工艺技术制备出的裂解炭黑混炼胶（CBp-c）的性能与最优改性工艺路线的N234炭黑干法混炼胶（N234-b）相持平,虽然在同等工艺条件下未超越N234炭黑混炼胶,但改性裂解炭黑混炼胶性能优于N234炭黑普通干法混炼胶的性能。综上所述,裂解炭黑通过本文所设计的改性方案,并配以DMLI工艺可制备出高性能的橡胶复合材料,验证了裂解炭黑可替代工业炭黑应用于胎面胶配方的可行性,为裂解炭黑的实际应用提供了一定的实验数据支持。