Se preparó lignina dodecilada (DL) mediante un proceso de modificación por alquilación, y se mezcló con negro de carbón (CB) para construir un sistema de relleno bifásico. Se estudió sistemáticamente el efecto de diferentes proporciones de DL/CB en las propiedades de materiales compuestos de caucho natural. Los resultados mostraron que la incorporación de DL acortó el tiempo de vulcanización positiva, redujo la viscosidad de Mooney, y mejoró eficazmente la dispersión del relleno en la matriz de caucho, debilitando el efecto Payne en el compuesto, y mejorando significativamente las propiedades mecánicas, la resistencia al envejecimiento térmico-oxidativo y la resistencia a la flexión. El compuesto NR-10DL/40CB mostró el mejor rendimiento integral, manteniendo una estabilidad térmica, resistencia a la tracción y propiedades antideslizantes comparables a NR-50CB, con un aumento del 21.1% en la elongación a la rotura. Además, el coeficiente de envejecimiento térmico-oxidativo y el número de ciclos de fisuración por flexión aumentaron en un 31.1% y 41.4%, respectivamente, y la resistencia a la rodadura y al corte también se optimizaron, mostrando buenas perspectivas de aplicación en campos como neumáticos, correas transportadoras y otros productos de caucho.