随着经济的发展,废旧橡胶的产量逐年增加,成为当下的一个重要的环境问题。丁苯橡胶(SBR)与天然橡胶(NR)是使用最为广泛的两种橡胶,针对它们的回收处理是不可忽视的内容。由于采用普通的废弃物处理手段处理废旧橡胶会造成占用土地、污染环境等问题,而通过热解,不仅污染小,还能产生具有高利用价值的产物,是处理废旧橡胶的一种很好的手段。本文利用Materials studio软件的分子动力学模拟和热解、热重实验结合的方法,对丁苯橡胶与天然橡胶共热解的气相产物微观生成机理进行研究,为橡胶的回收利用提供理论基础。首先,对丁苯橡胶、天然橡胶及两种橡胶的混合橡胶的热解过程进行了分子动力学模拟。各种橡胶的模型均通过Amorphous cell模块构建并进行了相应的结构优化。采用周期性边界条件和Reax FF力场、NVT系综微观模拟其在升温过程中的结构变化。发现它们在热解过程中长链不断变少,单体先增多后减少,小分子气体不断增多,可知发生了先断链产生单体,而后单体又被热解成小分子两个过程;观察最终气体产物,可知主要为氢气(H2)、甲烷(CH4)和乙烯(CH2=CH2);对比不同丁苯橡胶含量的模型热解温度区间,可知丁苯橡胶的不断加入会使热解温度区间向高温处移动。其次,利用密度泛函理论,对丁苯橡胶热解以及丁苯橡胶与天然橡胶共热解的反应路径进行了模拟和分析。从丁苯橡胶断链路径可知生成的单体主要是1,3-丁二烯和苯乙烯,进一步的热解路径表明最主要的气体产物为H2,其次CH4;苯乙烯的结构更稳定,不利于产生自由基,从而抑制了后续自由基攻击1,3-丁二烯的反应。在共热解反应中,随着丁苯橡胶的不断加入,新增了有利于产生H2的路径,导致H2增多;增加的新路径不利于CH4的生成,导致CH4减少;对于CH2=CH2的生成过程则是先有促进效果后有抑制效果,因此CH2=CH2先增后减。然后,通过固定床反应器、气相色谱仪和热重分析仪等设备,对三种橡胶的样品进行了实验研究,以验证模拟结果。在丁苯橡胶的热解实验中,可以发现其气相产物主要为H2,其次为CH4,再次是CH2=CH2,与丁苯橡胶热解的路径分析结论一致;共热解中,随着丁苯橡胶的增加,H2产量增加,CH4产量减少,CH2=CH2产量先上升后降低,与共热解路径分析结论一致。热重实验结果表明随着丁苯橡胶的增加,热解区间向高温处移动,与热解过程模拟的结果一致。最后,借助分子动力学模拟的方法对Fe2O3催化混合橡胶热解的机理进行了初步研究,得知Fe2O3能降低断链以及自由基的生成、夺H反应的能垒,从而降低热解所需的温度,促进反应进行。