不溶性硫磺（简称IS）是性能优良、应用广泛的橡胶硫化剂，可用于提高轮胎性能。然而目前对于不溶性硫磺分子结构以及生成过程原理的研究较少，本论文将采用计算化学结合实验方法对不溶性硫磺平均分子量、分子结构以及生成过程机理进行研究，为提升不溶性硫磺性能提供理论基础和指导。　　论文首先采用理想模型碘量滴定法考察了不溶性硫磺平均分子量范围，实验结果表明其分子量约为2800～3100，继而采用基于分子动力学的密度模拟方法结合实验方法研究了不溶性硫磺聚合硫链(Sn)硫原子数，结果表明n=96较合适。在此基础上，对S96进行基于密度泛函的结构优化、能量优化，模拟结果表明S96是由3个S32基本结构单元螺旋连接而成，S32分子结构优化结果表明其是由2个S12分子结构聚合成链并在双端各连接1个S4分子结构生成。进一步模拟计算了普通硫磺S8开环裂解、S12生成的所有反应路径，根据最小能垒理论，结果表明硫磺S8优先成裂解成S2和S6，反应能垒约为209.45kJ·mol-1，普通硫磺S8高温条件下开环裂解后生成产物主要为S2、S4和S6，另外S4+S4+S4→S12为S12分子结构的最优生成路径。最后，将所模拟的S96分子结构应用于不溶性硫磺稳定剂和萃取剂的研究，分别模拟计算了添加8种稳定剂条件下S96分子结构的热稳定性能以及S96分子结构与3种常见萃取剂的相互作用过程，结果表明8种稳定剂的热稳定性能理论计算结果顺序与实验结果和DSC表征结果顺序相一致，所模拟的不溶性硫磺S96分子结构与3种常见萃取剂几乎完全不相溶，表明所模拟的分子结构具有一定可靠性，可用作指导不溶性硫磺研究的理论基础。