芳纶纤维由于具有极好的耐腐蚀、耐热和耐疲劳性能和尺寸稳定性,还具有高强度、高模量等优良性能,使其广泛应用于不同的领域中,是全球发展最快、产量最高和用途最广的高科技纤维。同时由于芳纶纤维具有轻质的优点,用其与胎面胶复合是轮胎高性能化发展的重要技术路线之一,其作为工程轮胎理想的骨架材料受到了越来越多的关注和研究。本论文以天然橡胶作为基体,以芳纶短纤维增强轮胎用天然橡胶复合材料为研究对象,采用母练胶法制备短芳纶纤维增强天然橡胶复合材料。为了改善芳纶纤维的表面活性、提高其在天然橡胶基体中的分散度及其与天然橡胶基体的界面粘合,以达到提高芳纶纤维增强天然橡胶复合材料性能的目的,本文采用硅烷偶联剂作为改性剂对芳纶短纤维进行表面改性并研究了其对复合材料的性能影响。同时对芳纶短纤维的长径比和实验条件作了进一步的研究。(1)利用质量浓度均为2.0%的不同偶联剂溶液(KH550、KH560和KH570)在65℃的温度下对芳纶纤维进行表面改性,然后将改性芳纶纤维与天然橡胶基体复合制备纤维增强天然橡胶复合材料并对复合材料的力学性能进行测试。结果显示:通过偶联剂改性后,芳纶纤维表面活性提高,改善了其与天然橡胶间的界面粘结;通过复合材料力学性能的比较结果得出,偶联剂KH570在三种偶联剂中对芳纶纤维的改性效果最好,并确定以其作为本论文选定的改性剂。(2)在确定了偶联剂KH570作为芳纶纤维表面改性剂后,分别以纤维用量、偶联剂用量和改性时间作为变量研究了这些因素对复合材料力学性能的影响。通过实验分析确定了芳纶短纤维为2 phr、偶联剂质量浓度为1.0%、改性时间为10h时复合材料的力学综合性能最好,并确定以此作为进一步研究的基础。(3)在前面实验的基础上,以芳纶短纤维初始加工长度作为变量,研究了不同短纤维长径比对复合材料力学性能的影响。通过实验结果分析得出,增强短纤维在复合材料中长径比因纤维初始复合长度的增大而增大,并趋于平缓,其总体保持在一个变化幅度不大的范围内,说明复合材料中的短纤维长径比主要取决于材料的加工工艺。另外,短纤维不同的长径比会导致复合材料不同的裂纹扩展路径与材料的失稳破坏模式,较低和较高的长径比均不利于复合材料的综合性能,只有达到纤维长径比的临界值时其对材料的补强效果才会最佳。结果显示,当增强用短纤维在长径比约为220时复合材料的综合性能最佳。