随着潜油螺杆泵采油技术在我国日新月异的发展,其定子橡胶的使用寿命也在一定程度上影响着螺杆泵采油系统的使用效率。氢化丁腈橡胶(HNBR)由于具有优异的耐油性、耐介质腐蚀性,因此在航空航天、汽车工业领域均有广泛的应用;但对氢化丁腈橡胶的结构性质研究与影响其力学性能的主要因素鲜有探讨。本文通过分子模拟技术,研究了在增塑剂作用下氢化丁腈橡胶的物理性质与力学性质变化;在老化末期,进入分子链中的氧气含量增加的情况下,对氧气在氢化丁腈橡胶体系扩散的作用机理进行讨论分析;最后研究了聚合度不同的氢化丁腈橡胶分子链对拉伸行为的影响,主要结论如下:首先使用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)增塑剂对氢化丁腈橡胶进行改性。首先分别对其进行溶度参数与径向分布函数分子模拟来计算二者相溶性。后对不同组分的氢化丁腈橡胶与DBP共混体系进行建模,发现DBP增塑剂的添加对降低氢化丁腈橡胶的玻璃化温度有显著效果,增大了氢化丁腈橡胶的适用温度范围。由于被氢化后的丁腈橡胶脆性较强,对共混体系进行力学常数计算发现当添加DBP增塑剂含量为10%时氢化丁腈橡胶分子链柔性最好,其弹性模量可降低20%左右,说明适量添加DBP在一定程度上可提高氢化丁腈橡胶延展性。其次通过对氧气在HNBR体系中扩散现象研究的MD模拟,发现HNBR分子链的自由体积随氧气分数增高而增大,说明氧气含量影响分子链的完整性,导致体系自由体积的增加。计算均方根位移中发现氧分子会破坏HNBR分子链的稳定性;但大量氧分子的存在对体系稳定性影响不大;说明小分子对HNBR分子链的影响有限。对HNBR分子链进行径向分布函数计算,发现随温度升高,处于C-H键与C-C键长位置的坐标下降愈明显。通过Lammps模拟后发现,在高温情况下,氧化在HNBR扩散中会生成甲醛、乙醛、甲烷、水以及羟基自由基等物质,佐证了对HNBR分子链进行径向分布函数计算的结论。最后分别对四种不同聚合度的氢化丁腈橡胶分子链进行相同扯断伸长率的分子模拟,构建模型后,对拉伸过程进行模拟后发现,聚合度越高的分子链应力响应越明显,拉伸效果更加。后对体系的不同势能进行分析,发现随着聚合度的增加,体系的紧凑型增强,影响范德华非键结势能的增加;同时分子链的缠结程度也越剧烈,需要越过的势垒能越大,故二面角扭转能变化明显;随着聚合度增加,体系的均方根位移(MSD)也降低,由于分子链的长度增加使其柔顺性增加,使链间更加容易产生牵拉。但在在聚合度达到50后MSD增长并不明显,说明聚合度的增加可以影响分子链的柔顺性使体系更容易发生缠结,但影响作用有限。