本文采用动态力学分析仪、固体核磁、扫描电镜、透射电镜、介电松弛频谱仪等表征手段,研究了不同炭黑（N234、N326、N339）填充NR、白炭黑填充天然橡胶（NR）及炭黑填充NR/丁腈橡胶（NBR）并用胶单轴拉伸疲劳过程中微、介观结构及性能演变。实验结果表明,对于不同炭黑填充NR硫化胶,低应变储能模量（E₀’）随疲劳程度的增加均呈现先下降,后升高的趋势。分析认为,疲劳前期E₀’下降主要由填料网络和大分子交联网络发生破坏所致。随后的升高则源于炭黑聚集体重排及填料间分子链的取向。研究发现,炭黑结构度对样品拉伸疲劳过程中微介观结构的影响大于粒径的影响。对比了炭黑与白炭黑分别填充NR硫化胶拉伸疲劳过程中微介观结构的演变情况,发现两种硫化胶的疲劳寿命均随着填料用量的增多而降低;炭黑填充体系疲劳寿命的下降幅度大于白炭黑填充体系;白炭黑体系的疲劳寿命比炭黑体系长。拉伸疲劳后,炭黑填充体系填料聚集体发生重排现象,白炭黑填充体系填料出现局部聚集现象。扫描电镜观察表明,疲劳后炭黑填充体系的断面出现明显的微孔,白炭黑填充体系的断面较光滑平整,没有出现明显的微孔洞。分析认为,这主要是由填料-橡胶间的相互作用所导致,与两填充体系的不同补强机理有关。对于炭黑填充NR/NBR并用胶体系而言,随着NR含量的增多,疲劳寿命逐渐降低,当NR含量为70phr时,其疲劳寿命最短。通过透射电镜观察发现,各并用比下,炭黑聚集体在疲劳后均出现不同程度的团聚现象,而当NR含量为70phr时,炭黑易分布于NBR相而发生更为严重的团聚,疲劳过程中更易出现应力集中,加速疲劳破坏进程;研究还发现疲劳后松弛速率的变化主要由填料偏析引起的填料-橡胶间相互作用的不同所致。