废旧橡胶已经成为仅次于废旧塑料的一类高分子材料,简单化的处理（填埋、燃烧）不仅浪费大量资源,也会对环境和人类健康产生威胁。因此,有效利用废旧橡胶已经迫在眉睫。废旧橡胶热解是一种高效的热化学回收方法,可以产生具有高利用价值的能量及产品。本文通过分子动力学模拟研究了天然橡胶的热解规律,并采用反应分子动力学、工艺过程模拟与热重-红外实验相结合的方法讨论了天然橡胶热解过程中气体产物的组分及生成机理。然后采用热重-红外实验进一步讨论不同的升温速率和气体氛围对热解过程及气体产物的影响。这将对改善天然橡胶热解的产气率和通过改变热解条件获得所需产物起理论指导作用。首先,在Hyperchem软件中,基于AMBER力场对聚合度为10的天然橡胶模型的热解过程进行了模拟。模拟结果表明天然橡胶热解过程包括低温加热过程和高温断裂过程,当温度低于600K时,只是分子内部结构发生了一些物理变化;温度达到600K左右时,分子键开始发生断裂,生成少量大分子碎片,随着温度的升高,大分子碎片会进一步生成较多的小分子碎片,主要有-CH₂-、-CH₃、H、-C₂H₃及-C₄H₅等。其热解规律与热重实验结果是相符合的。其次,考虑其成键情况,在Materials studio软件中,采用反应分子动力学方法对3条链的天然橡胶模型进行了热解模拟。结果发现其气体产物包括CH₄、C₂H₄、C₃H₆和C₄H₆。并且在热重-红外实验中也发现了CH₄和部分存在于C₂H₄、C₃H₆和C₄H₆中的官能团（-C-H,-CH₂,-CH₃ and –C=C-）。然后构建了异戊二烯单体、二聚体及短链反应模型,基于密度泛函理论和Aspen plus工艺过程模拟得到了气体产物的反应路径。模拟结果表明CH₄主要是通过CH₃夺取其它分子上的H生成的,C₂H₄是由于主链之间的解聚生成的,C₃H₆和C₄H₆是由大分子烯烃和自由基团断裂生成的。最后,通过热重-红外实验讨论了不同的升温速率及气体氛围对天然橡胶热解过程及气体产物的影响。通过热重分析发现,升温速率升高会使初始热解温度和最大失重速率温度略有提高,空气氛围下热解为两步反应,氮气下只有一步反应;通过红外分析发现,升温速率对其组分几乎无影响,升温速率越大,气体产物产率越高,而空气氛围下,水分、CO₂含量会明显增多,烯烃小分子会减少。