轮胎等橡胶制品在交变应力（应变）作用下,由于疲劳损伤的不断发展,材料性能在使用过程中不断衰减,所以疲劳性能是评价橡胶复合材料性能的主要指标之一。短纤维增强橡胶（short-fiber reinforced rubber,SFRR）复合材料将橡胶的高弹性与纤维的刚性有机结合,使之具备高模量、高耐穿、高撕裂强度和高弹性,是最具应用潜力的高性能复合材料之一。由于纤维的引入增加了相间的界面,其疲劳行为异于单一的橡胶材料,橡胶与纤维间的界面层成为影响其疲劳性能的关键。因此,表征SFRR复合材料的界面特性,构建不同特性的界面层,探明界面特性与疲劳行为的关系,能为更高值化、高使用寿命的高性能SFRR复合材料设计提供理论指导和依据。本文通过两步法制备了具有有效原位界面层的SFRR材料;利用马来酸酐接枝聚丁二烯液体橡胶（maleated polybutadiene liquid rubber,MLPB）、环氧树脂（epoxy resin,E51）和2-乙基-4-甲基咪唑（2-ethyl-4-methylimidazole,2E4MZ）复配包覆对SFRR材料界面特性进行调控,提出了用相对脱粘能、相对改性脱粘能对界面粘接性能进行描述,并利用原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）等对界面特性进行表征;研究了原位界面层形成的机理以及界面特性调控的方法,分析了界面特性与疲劳寿命的关系;并探讨了有效界面层对SFRR材料裂纹扩展速率的影响。论文研究取得的主要成果如下:（1）通过对AF进行络合改性（treated AF,T-AF）并在表面包覆丁吡胶乳（vinyl-pyridine rubber latex,VPL）或MLPB的两步法处理,改善了AF纤维与丁苯橡胶之间的界面粘接性能。利用AFM观测到改性后的复合材料存在明显界面层,并用AFM观测到界面层在疲劳过程中发生模量下降。利用拉伸应力应变曲线计算了相对脱粘能（relative debonding energy,RDE）、相对改性脱粘能（relatively modified debonding energy,RMDE）及RMDE在疲劳过程中的衰减率。分别用来表征在拉伸过程中纤维与橡胶基体发生脱粘所需要的应变能,因纤维改性产生的界面层在拉伸过程中发生脱粘所需要的附加应变能,以及纤维改性产生的界面层在疲劳过程中发生的损伤量。发现RDE与RMDE值与载荷控制的拉伸疲劳寿命之间存在正比关系,可以用于定性评估材料的橡胶复合材料的疲劳寿命。两步法改性AF制备的SBR/CB/T-AF/MLPB的RDE值比SBR/CB/AF的RDE值提高超过100%,疲劳寿命提高了195%。结果表明,通过建立能吸收大量应变能的具有一定模量的韧性界面层,可以提高SFRR复合材料的疲劳性能。（2）建立良好的界面层已经证明可以明显提高SFRR材料的疲劳性能,但是怎样建立良好的界面层,怎样对界面层特性进行调控还需要进一步研究。用MLPB、环氧树脂E51和2E4MZ配制成包覆剂分散液,对络合处理后的AF进行包覆,在加工过程中制备具有原位界面层的SFRR复合材料。结果表明,各种包覆剂之间发生了酯化反应,并在纤维表面沉积形成原位界面层。并选定了制备原位界面层最佳的加工工艺,密炼机加工温度150°C,密炼机转子转速为80r·min-1时,复合材料的RDE值提高100 k J·m-3,相比传统包覆方式:包覆剂固化后再加工的复合材料,其RDE值增加量提高了一倍。（3）进一步通过调节包覆剂MLPB与E51的总量及相互配比,调控SFRR复合材料的界面特性,结果表明,包覆剂含量与纤维含量之比为6:4时,包覆剂转化为原位界面层的比例较高,同时RDE与RMDE值最高,RDE值增高了一倍,界面粘接强度好。包覆剂中两种物质MLPB与E51对界面粘接的作用机制不同,前者主要提供与橡胶共硫化的基团,后者则是能够将MLPB包覆固定在界面处,同时提供界面层的模量。当E51/MLPB的值为1/5和2/4时,复合材料的RDE与RMDE值最高,界面粘接强度最好,同时力学性能也较优。（4）利用邵氏硬度计和AFM表征不同复合材料的界面特性（界面厚度和界面层硬度）,考察界面特性对复合材料疲劳性能的影响。结果发现,RDE、RMDE值与疲劳寿命间存在很好的正比关系,包覆剂中MLPB含量较多而E51含量较少的SFRR材料的RDE与RMDE值较大（界面韧性较高）,疲劳寿命较长,能够增加到原有寿命的3倍以上。韧性较高、厚度较厚的界面层利于提高复合材料的疲劳寿命。通过对复合材料的裂纹扩展速率进行测定,发现具有改性界面层的复合材料裂纹扩展速率曲线上出现一个平台区,在此平台区裂纹扩展速率不随撕裂能的增加而增加,将曲线平移一个平台区后,其基本符合橡胶材料裂纹扩展速率与撕裂能之间的幂律关系,可以采用裂纹扩展速率与撕裂能曲线上的平台区长度表征界面在材料疲劳过程中的作用,疲劳寿命最高配方的SFRR材料,其平台区大小为1116 J·m-2。