橡胶是一种高弹性高分子柔性材料,具有金属材料、无机非金属材料所不具有的性质,在国民生产中有着重要的应用,常用来制造轮胎等动态条件下使用的制品。由于橡胶这种具有熵弹性的高分子链导热性较差,很容易在动态疲劳过程中使橡胶制品产生微小裂纹,致使橡胶制品原有的特性和疲劳寿命大大降低,对于生产生活应用造成不小损失。本文针对橡胶原料中极具耐寒性和抗老化性能优异的顺丁橡胶(BR)作为实验研究的基底材料,通过炭黑、白炭黑的填充以及与天然橡胶共混复合来探究顺丁橡胶的裂纹的产生以及开裂机理;然后从宏观和微观角度相结合去解释裂纹的生长过程,总结出橡胶动态疲劳失效的新理论,对于延长橡胶在动态过程中的使用寿命提出新思路。在论文讨论的第一部分中,通过使用不同粒径的白炭黑填充顺丁橡胶,在橡胶体系中构筑不同的填料网络结构来研究裂纹的生长以及扩展形态,发现并提出粒子形态的规整性对顺丁橡胶性能产生强烈的影响。通过在白炭黑填料中加入硅烷偶联剂(Si69)进行对比试验进一步表明,提升粒子与橡胶基体的相互作用可以有效的降低顺丁橡胶裂纹扩展速度。此外,也表明白炭黑与硅烷偶联剂有效接枝率,即硅烷偶联剂两端分别连接橡胶分子链与纳米粒子,也是调控橡胶裂纹扩展速度的关键。在第二部分中,通过对同一粒径不同份数的炭黑填充顺丁橡胶,将其性能进行横向对比,实验结果表明,炭黑的填充份数与机械性能存在竞争关系。随着炭黑填充份数的增加,其补强的顺丁橡胶复合材料的力学及其他机械性能明显增加;但是炭黑填充份数过多则导致其在橡胶基体内形成聚集体,影响自身性能的发挥。所以,探究合适炭黑填充份数对于降低橡胶裂纹扩展的速率则显得尤为重要。在第三部分中,由于天然橡胶与顺丁橡胶的相容性较好,通过不同比例共混所产生的不同的相态结构探究与橡胶裂纹扩展的关系。实际的测速结果与扫描探针显微镜拍摄的相图结合分析表明,共混体系中相尺寸越小,相界面越模糊,越易降低裂纹生长的速率,我们得出裂纹尖端的应力集中容易在薄弱的相界面进行能量释放,从而破坏顺丁橡胶基体结构而导致橡胶制品疲劳失效。