在交变应力(应变)的服役环境下,橡胶材料的疲劳性能决定了制品的使用寿命。本文研究了芳纶纤维(AF)增强炭黑(CB)/丁苯橡胶(SBR)的力学性能及疲劳行为与机制。对芳纶纤维分别进行热氧化处理、Li Cl络合处理以及Na OH处理,使AF表面活化,增加AF的表面粗糙度,同时分别以丁吡胶乳、国产液体橡胶、硅烷偶联剂(KH560)作为界面粘结剂处理AF,通过对力学性能及疲劳性能的表征测试,分析了改性后复合材料界面性能的变化。具体内容如下:(1)研究不同界面特征的AFs对增强SBR/CB复合材料静态机械性能与疲劳裂纹扩展速率的影响及其影响机理;计算纤维影响参数α,疲劳裂纹增长率和撕裂能间的关系,评估AFs疲劳裂纹增长率的综合影响效应。结果表明,在低疲劳应变条件下,AF增强复合材料的裂纹扩展速率高于SBR/CB,但随着疲劳应变的增大,复合材料的裂纹扩展速率明显低于SBR/CB。提出了在裂纹扩展过程中纤维对复合材料的影响机理。同时,纤维和基体之间的界面特性对复合材料疲劳性能产生影响。尽管静态机械性能差异较小,在AFs表面涂覆VPL层,增加了柔性界面层对疲劳裂纹的吸引作用,有效地抑制了疲劳裂纹的扩展。小缺口裂纹尖端在较低疲劳应变能缓慢扩展,应变加大,裂纹尖端易出现钝化,终止裂纹扩展。(2)研究氢氧化钠(Na OH)处理及马来酸酐化液体橡胶(MLPB)复合改性对纤维增强丁苯橡胶复合材料机械性能及疲劳性能的影响;表征纤维不同取向方式对复合材料静态机械性能及疲劳裂纹扩展带来的差异;并调查纤维不同取向复合材料疲劳前后相对脱粘能(RDE)的变化。MLPB不仅能增强复合材料界面强度,同时增加纤维与基体的粘附性,能有效提高纤维对裂纹扩展的抑制作用。纤维不同取向方向对复合材料静态机械性能与动态疲劳性能产生明显的影响,且纤维垂直取向时,纤维与基体的界面特性与复合材料性能相关性不大。纤维垂直取向,复合材料无缺口试样疲劳后,应力应变曲线出现明显偏离,RDE值降低;纤维平行取向时,复合材料疲劳前后应力应变曲线无明显变化。(3)研究偶联剂KH560与丁吡胶乳VPL形成的不同特性的界面对复合材料机械性能的影响,同时研究疲劳裂纹扩展过程复合材料应力变化趋势。KH560与VPL均能提高复合材料界面强度,其100%与300%定伸应力均有提高,但在动态机械性能方面,VPL形成的韧性界面层能吸收更多的能量,界面抗损伤性能更佳。