本发明公开了一种含氧化石墨烯的高性能XNBR橡胶硫化胶及其制备方法,将氧化石墨加入表面改性剂进行超声剥离,通过离心分离,得到表面改性的单片层氧化石墨烯,将该单片层氧化石墨烯与XNBR橡胶胶乳进行混合后,先后加入防老剂、絮凝剂通过共凝聚法制备了橡胶混合物,通过加入硫化剂硫化加工,即可得到含氧化石墨烯的高力学性能和高导热性能的XNBR橡胶硫化胶。本发明通过在剥离过程中加入表面改性剂,改变氧化石墨烯悬浮液的稳定性和表面张力,使氧化石墨烯和胶乳能够均匀混合,提高氧化石墨烯在聚合物中的均匀分散程度,达到改善XNBR的力学强度的目的。