本课题采用裂纹扩展在线监测平台对裂纹尖端内侧开裂信息进行实时追踪,结合材料微观结构及形态的表征、分析,详细研究了天然橡胶开裂形态演变规律,讨论了常规填料对天然橡胶裂纹尖端形态的影响,最后探索了丁苯/天然橡胶共混相形态对天然橡胶裂纹尖端形态产生的影响,在开裂形态与抗开裂性能之间建立一座联系的桥梁,为抗开裂高性能橡胶的开发提供“形态学”的新思路。研究发现天然橡胶裂纹扩展速率存在两个阶段,裂纹扩展形态相应存在两种状态。两种形态存在明显的区别,我们将之分别定义为“剥离态”和“断裂态”:“剥离态”片层剥离发展成次级裂纹裂,分担了尖端应力集中,提高了裂纹扩展所需的能量,裂纹扩展速率较低;“断裂态”裂纹尖端韧带粗细不均匀,韧带断裂的位置也不确定,无法产生次级裂纹,因此裂纹扩展速率较高。分别研究了炭黑、白炭黑以及白炭黑、硅烷偶联剂Si69并用三种填料对天然橡胶抗裂纹扩展性能的影响。研究发现,填料能够改善裂纹尖端形貌,能使具有“断裂态”特征的韧带向“剥离态”过渡,使韧带变得均匀规则,从而降低裂纹扩展速率;填料的这种性能与其自身性质以及在橡胶基底的分散性有关,白炭黑与Si69并用改善了填料与基底间的相互作用,提高了白炭黑分散性,使韧带形态趋于规则化,裂纹扩展速率进一步降低,同时试验还确定了Si69最适宜含量为白炭黑用量的5%。通过探索天然/丁苯橡胶共混对裂纹尖端形态的影响,发现等比例共混形成两相互穿结构会降低天然橡胶原本抗裂纹生长性能,使低撕裂能区裂纹扩展速率增大。以天然橡胶作为连续相,丁苯橡胶作为分散相形成的“海岛”结构能使裂纹尖端形貌规则化,创造更多的表面能耗散,提高裂纹扩展所需的能量,从而提高天然橡胶抗裂纹生长能力。