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在现代橡胶工业中,硫磺被广泛用于硫化反应中以使橡胶分子链交联,交联网络对橡胶制品的使用性能有极大的影响。硫磺作为最重要的硫化剂与橡胶链段形成良好的交联网络,交联密度较大。但由于硫磺单独作为硫化剂时在橡胶基体中先熔融分散后再参与硫化,导致基于活性硫的交联网络结构不易进行设计和功能化改进,同时也限制了硫化反应的活性和材料的物理机械性能。作为硫的同族元素,硒既有与硫相似的性质又有其独有的特点,且采用纳米技术可以使单质硒具有更高的反应活性。另外,传统硫磺硫化体系中,锌化合物的使用必不可少且用量较大,大量锌的溢出将导致水环境污染带来严重的生态问题。基于这一背景,本论文将纳米硒应用于丁苯橡胶硫化体系中,设计和制备具有新型交联网络结构的纳米硒硫化橡胶,以及硫磺/纳米硒复合硫化橡胶,探讨了无锌硫化体系中的纳米硒的活化作用。其主要内容如下:（1）通过抗坏血酸还原二氧化硒（Se O2）的方法制备了管状纳米硒（nano-Se）。研究发现,单独的nano-Se能够参与形成交联网络。相比硫磺（S）,由于化学键能低于S-S,Se-Se在参与硫化反应时更容易断裂形成活性硒,导致nano-Se硫化体系具有更低的活化能。同时,硒的高熔点导致其分散性不及可熔融硫化的硫,因此橡胶交联网络密度较低,但以固态结构存在的nano-Se与橡胶链段形成了管-网状交联结构,其中基于nano-Se形成的交联微区使交联网络在受力时形成取向,大幅提高了丁苯橡胶材料的物理机械性能。另外,由于硒元素的半导体特性,nano-Se提高了丁苯橡胶交联网络的导热性。（2）设计并制备了基于S/nano-Se复合硫化体系的炭黑增强丁苯橡胶材料。研究发现,相对等摩尔量下单一硫化剂体系,nano-Se为复合硫化体系提供了更高的硫化活性,同时基于nano-Se的高密度交联微区穿插在基于活性S的网状结构中形成了致密的交联网络,进一步增大了整体交联网络的密度,改善了橡胶材料的压缩疲劳生热。此外,不同配比的S和nano-Se对橡胶交联网络受限程度和应变形态产生了影响,导致材料物理机械性能随S与nano-Se的配比变动。当S:Se的摩尔比为1:1时,SBR/炭黑材料的力学性能相对较优,与S单一硫化剂体系相比拉伸强度、100%定伸应力和200%定伸应力分别提高了7.6%、93.1%和94.3%,阿克隆磨耗体积降低了9.3%。（3）对比硬脂酸锌（Zn St）及氧化锌（Zn O）的常规含锌硫化体系,研究了nano-Se无锌硫化体系白炭黑增强丁苯橡胶材料在硫化特性、硫化动力学及物理机械性能和动态热机械性能等方面的特征。研究发现,少量的nano-Se即能产生充分活化效果,在基于nano-Se的活化反应和交联反应共同作用下,对比常规用量的Zn O（5phr）,仅添加0.25phr的nano-Se就能够导致SBR/白炭黑材料的硫化速率和交联程度大幅提升。此外,借助nano-Se参与硫化后对SBR分子运动能力限制和交联网络补强,nano-Se无锌硫化体系使SBR/白炭黑材料具有更优异的物理机械性能。动态热机械性能分析表明,与常规硫化体系相比,通过该体系制备的SBR/白炭黑材料具有较低的滚动阻力,且其抗湿滑能力随nano-Se的增加而逐渐增大。nano-Se无锌硫化体系减少了锌污染,为高性能“绿色”环保型橡胶材料的研究提供了参考。