研究了添加防老剂N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺（防老剂4020）或N-苯基-2-萘胺（防老剂D）/天然橡胶 (NR) 复合材料的抗热氧老化性能。使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱分别对纯 NR、添加防老剂4020或添加防老剂D的复合材料在热氧老化箱内氧化不同天数后的样品进行结构剖析，同时对其力学性能参数如拉伸强度和断裂伸长率的变化进行测定，发现防老剂4020对NR的热氧老化防护作用优于防老剂D；采用全原子分子模拟法分别计算了防老剂4020、防老剂D以及NR的溶解度参数(CED)，防老剂4020和防老剂D在NR中的均方位移(MSD)，防老剂4020或防老剂D与NR高分子链的结合能。从微观结构角度论证了防老剂4020优于防老剂D的机理及原因，表明使用全原子分子模拟法对橡胶复合材料防老剂的选择有一定的指导意义。