高分子材料具有优异的力学和热力学性能、抗摩擦磨损特性而且价格低廉,被广泛应用在农业、石油化工、海洋、机械工业、航空航天等科技领域。但高分子材料在应用中,常常承受高温、高压、磨粒磨损等复杂因素的耦合作用,导致基体材料出现过早断裂和磨损失效情况,缩短了设备使用寿命,也造成了大量的经济损失。因此,探索高分子材料失效机理,研究提升其机械特性意义重大。目前,混入炭黑、白炭黑和纤维等传统补强体系的技术手段被广泛使用,补强剂种类不同,添加含量不同都会影响高分子材料的补强能力。本文以潜油螺杆泵采油为例,旨在从微观维度出发,揭示不同含量补强剂增强高分子基体机械和热力学性能的微观机理,探索提升高分子基体各项性能的方法与手段。使用Materials Studio软件,构建了对苯二胺作为增强高分子基体的分子模型,利用分子动力学方法模拟分析了丁腈橡胶材料的宏观性能,模拟结果表明,通过加入不同含量对苯二胺,高分子基体的弹性与剪切模量、拉伸强度、硬度、断裂性能等性能均得到有效提升。分别进行热氧环境与原油环境下的仿真模拟,通过对径向分布函数、玻璃化转变温度、机械性能等微观信息的计算和统计,讨论并揭示了不同含量对苯二胺补强剂对高分子基体机械性能补强的区别。研究发现,添加对苯二胺后,提升了高分子基体自身拉伸强度、延展性和塑型强度,但添加含量达到一定程度时,橡胶材料的特性没有显著变化,根据所得出数据,可确定丁腈橡胶在某一特定环境下,获得理想性能的选取的补强剂添加量。论文研究工作基于连续理论的计算和微观的模拟分析作为主要的方法和途径,通过理论、仿真、实验对比,验证了理论模型的正确性。