本发明提供一种用于轮胎胎面的改性纳米白炭黑填充丁苯橡胶的橡胶组合物。该发明采用脂肪族二异氰酸酯对纳米白炭黑进行改性，而后加入水溶性高分子进行接枝反应在纳米白炭黑粒子表面形成一种高分散结构的阻碍层来制备改性纳米白炭黑，然后与丁苯橡胶胶乳混合、凝聚来制备高性能轮胎胎面胶的橡胶组合物。该发明不仅有效地解决纳米白炭黑的易团聚问题，而且也解决纳米白炭黑与橡胶基体结合力差且分散不均的问题，赋予该组合物高耐磨、低摩擦、抗湿滑的性能。本发明进一步提出该组合物的制备方法。