橡胶是一种具有高弹性的高分子材料。由于橡胶的弹性大,弹性模量较低,在外力的作用下极易产生较大的弹性变形甚至永久变形,因此,在许多高载荷低变形的技术要求时,橡胶复合材料方可满足产品的服役寿命。在军工行业中使用的橡胶制品,在保证橡胶回弹特性的同时,还应具有合适的强度,并且在较高的瞬间应力作用下能实现迅速可控开裂,因此需要通过合理的橡胶配方设计以及结构的设计来满足特种技术要求。(1)本研究选用平纹织物和帘线这两种不同结构的芳纶1414纤维作为骨架材料,采用3种不同的骨架结构对5种不同配方橡胶进行增强,并研究其各项性能。两种结构的纤维在相同横截面积的情况下拉伸强度相近。试验结果表明:织物结构,单向帘线,经纬排布帘线结构的骨架都对橡胶起到了较好补强效果,其中织物结构补强的橡胶样品拉伸强度受橡胶配方影响较小,而帘线增强橡胶样品受橡胶配方的影响较大,随炭黑用量增加呈明显上升趋势。三种补强结构的样品破坏形式也互不相同。织物结构样品为纤维断裂后两侧橡胶脱胶后先后断裂,其橡胶部分伸长率较长;单向帘线样品为帘线抽出与橡胶侧剪切破坏;经纬排布帘线的样品表现最好,对于IRG-70(数字代表配方中炭黑份数量,下同)及以上配方,其破坏特征为帘线部分断裂与抽出,并且橡胶在纬向纤维处迅速断裂。从可控破坏角度考虑,经纬排布的帘线结构是较优的考虑方案。(2)对三种样品的撕裂性能测试表明:三种增强结构均提高了橡胶的抗撕裂性能,其中织物增强橡胶受橡胶配方影响较小,其撕裂强度约为53k N/m,而帘线增强橡胶受配方影响明显,数值上表现出与纯胶样品类似的上升趋势,其中IRG-90的样品的撕裂强度与织物样品相当。从撕裂断面来看,织物增强样品断面大多严经纬方向45°,单向帘线样品大多平行于拉伸方向,经纬帘线样品大多沿纬向帘线方向撕裂,这说明骨架结构的设计对于样品破坏的方向有着不同的控制作用。(3)界面性能对橡胶复合材料的最终性能起着至关重要的作用。论文使用T剥离测试与H抽出测试对不同橡胶配方的芳纶/橡胶复合材料的界面性能进行测试,结果表明:粘接体系相同,随着橡胶配方中炭黑填料用量增加,T剥离强度呈下降趋势,H抽出强度呈上升趋势,与未使用粘接剂样品的H抽出强度对比发现,使用粘接剂的样品比未使用粘接剂的样品,其H抽出强度有着明显的提升,对于炭黑用量10份到70份配方,提升幅度分别为991%、351%、298%、277%。本研究认为H抽出力的大小受到多种因素影响,并尝试提出经验式:y=8.3581×e0.1588x来尝试描述粘接剂的影响。对于拉伸过程,H抽出过程占主导作用,综合考虑后宜选用炭黑用量较高的IRG-70配方,而IRG-90由于炭黑用量增加而影响其加工性能,不宜选用。