不饱和橡胶是橡胶材料中的一类,由于橡胶具备其他材料所没有的高弹性,目前已广泛应用于工业和日常生活中。天然橡胶(NR)是不饱和橡胶中最普遍的一种,其拥有优良的物理机械综合性能和庞大的产量,是许多工业原料的首选。但天然橡胶作为不饱和橡胶,其主链的不饱和度较高,即主链C=C双键含量较高,这就使其容易与氧气等反应,主链分子出现不可逆的变化,导致性能的缺失和材料老化。本课题将分子模拟与实验结合起来,对不饱和橡胶代表——NR进行了老化性能及机理研究,这对深入了解不饱和橡胶的老化、提高其耐老化性、寻找普适的不饱和橡胶老化研究方法及不饱和橡胶的配方设计和使用具有积极的指导意义。实验方面,使用热氧加速老化方法,对NR的热氧老化机理进行了研究。红外结果表明,NR在老化过程中主要发生氧化、交联和断裂反应,老化产物有脂肪族酯、内酯、脂肪族酸、脂肪族醚、侧甲基、过氧化物等,并结合文献给出了相关的反应机理；对红外结果进行二维相关分析,得出老化产物生成速率为脂肪族醚<过氧化物<脂肪族酯；核磁交联密度、差示扫描量热及动态力学热分析结果都表明,NR在热氧老化过程中以交联反应为主,实验结果一致性良好；压缩应力松弛实验结果表明,老化温度的升高和老化时间的增加都会促进分子链的运动和重排,可与分子动力学(MD)模拟结果进行对比：引入修正了的标准线性固态模型(SLS模型)进行化学应力松弛分析,结果表明高温下NR老化主要发生氧化反应和交联反应,与之前实验结论一致性良好；对NR进行氧化诱导期实验,采用两种non-Arrhenius温度方程拟合,并预测了NR在常温25℃下的使用寿命。在模拟方面,使用MD方法,对NR在高温下的运动规律进行了研究。通过模拟分析发现,NR的自由体积分数(FFV)、均方回转半径(<s2>)和均方位移(MSD)随着温度的升高而增大,这是由于高温促进了分子链的运动,使分子链自由体积不断增大、分子链活动的空间增大,加快了弛豫的速率,模拟所得结论与压缩应力松弛实验有很好的一致性。