本课题以天然橡胶作为研究对象,借助橡胶加工分析仪(RPA)、核磁交联密度仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、常规动静态力性能测试等测试手段,对硫化胶网络结构与疲劳微观机理的相关性进行研究。首先通过改变配合体系来设计不同硫化胶网络结构:通过采用普通硫磺硫化体系(CV)、半有效硫化体系(SEV)、有效硫化体系(EV)、过氧化物硫化体系以及硫磺/过氧化物复合硫化体系;保持硫促比不变,增加硫磺/促进剂用量;改变氧化锌用量的方式设计得到不同大分子交联网络结构。通过改变炭黑填充量以及复合填料中白炭黑/炭黑用量比设计得到不同填料网络结构。然后通过各种性能测试考察了不同配合体系对橡胶动静态力学性能和屈挠疲劳性能的影响,对不同网络结构硫化胶疲劳断面的微观形貌进行了详细分析,得出橡胶屈挠疲劳裂纹发展的模型,并建立了网络结构与屈挠疲劳微观机理的相关性。研究表明:CV耐屈挠疲劳性能最好,EV最差。网络结构中交联密度和交联键类型共同影响硫化胶的耐屈挠疲劳性能,降低交联密度和增加多硫键含量有利于提高耐屈挠疲劳性能;本研究中过氧化物硫化胶表现出比EV更好的疲劳性能,说明-C-C-的高键能一定程度上影响了硫化胶的疲劳性能。在炭黑填充量为40phr~50phr范围内出现硫化胶的屈挠疲劳性能最佳值,炭黑填充量由15phr增加到65phr,胶料中炭黑-炭黑、炭黑-大分子相互作用加强,填料网络由不成熟发展到稳定再到稳定性破坏,因此最佳疲劳性能出现在炭黑补强作用、Payne效应和损耗特性综合作用最佳时所对应的填充量。填料并用体系中炭黑/白炭黑填充量为20/20phr时硫化胶的屈挠疲劳寿命高于任一单用填充体系硫化胶,填料并用硫化胶中炭黑填料网络,白炭黑填料网络和炭黑-白炭黑填料网络相互作用的综合小于单用任何一种填料的相互作用,因此填料并用硫化胶的疲劳过程中填料网络打破产生的内耗小。此外,加入防老剂可明显提高胶料的屈挠疲劳寿命,防老剂RD/4020具有良好的协同作用。扫描电镜及红外谱图分析显示,胶料网络结构引起的裂纹增长过程和拉伸韧带累积形式的不同使硫化胶呈现出形态各异的疲劳断面形貌。硫化胶的疲劳破坏是机械外力下于缺陷处引发,通过力化学反应和热氧老化增长直至破坏的过程。