天然橡胶(NR)是人类最早使用的橡胶,虽然科技的发展对橡胶性能的要求日益增高,但是天然橡胶优良的综合性能使它在橡胶种类不断扩展的今天也依然是应用最广泛的橡胶品种。对于橡胶制品来说,实际寿命往往满足不了装备设施的要求是目前普遍存在的问题,NR中由于含有不饱和双键而更容易受到热或者氧气等因素的影响,导致分子链结构发生变化,性能随之下降甚至失去使用价值,因此研究NR老化过程和机理,提高制品的耐老化性、降低老化速率,同时深入研究老化运动的规律具有重要意义。本研究采用实验与分子模拟相结合的方法研究了天然橡胶复合材料在压力条件下,受热和氧气影响时的老化性能。以分子模拟手段预测不同温度、压力条件下橡胶分子链的物理老化松弛过程,基于高分子统计学等基本理论,分析分子链松弛引起的材料性能变化规律,并以分子模拟的结果指导实验条件的选择。实验过程中通过多种测试方法研究了NR老化时微观结构及宏观力学性能的变化规律,基于实验构建出材料的本构方程,以此推算NR的使用寿命。分子模拟结果表明,天然橡胶的自由体积分数(FFV)、均方回转半径(<S2>)、均方位移(MSD)随着温度的升高而增大,随着压力的升高减小,氧气在天然橡胶中的扩散随着温度的升高而变活跃,当压力增加时氧气的扩散会受到抑制；常压下,65℃时氧气在天然橡胶中的扩散速度发生较大变化,这与实验测定的NR老化时微观结构变化一致,温度较低时,氧气在NR中的扩散系数小,NR老化主要是物理变化,其红外光谱变化不大,而温度增加时,氧气的扩散加速,化学老化成为老化的主要原因,红外光谱发生明显变化。同时,基于压缩应力松弛与压缩永久变形的本构方程,分别通过WLF (Williams-Landel-Ferry)方程和Arrhenuis方程预测了NR复合材料的使用寿命。新防老剂的开发是提高NR抗老化能力的主要方式,本文对添加不同防老剂的NR复合材料的压力-体积-温度(P-V-T)性质进行了研究,由Tait方程确定的物理参数预测体系的热膨胀系数(α)以及等温压缩系数(β)；通过分子模拟建立了与实验相吻合的模型,研究了温度、压力对体系自由体积分数(FFV)及内聚能密度(CED)的影响,分析了FFV、CED与体系尺寸稳定性的关系,得到体系添加或并用防老剂的有效数据,为材料的制备提供理论基础。