膜分离是对多组分混合物进行分离与提纯的高效节能新技术,然而在膜分离过程中,蛋白质、油污等污染物容易形成连续的污染层覆盖在膜的表面,降低分离效率。利用表面偏析方法修饰多孔膜来改善其防污性能是膜科学的研究热点,目前在实验上已取得一定的技术进展,但在分子水平上对膜材料表面的化学结构、表面偏析的机制仍未完全了解。借助计算机模拟的手段来探究成膜的机理则可以从微观上解释实验现象,探究其成膜的影响因素,预测实验结果,实现功能材料的分子设计。本文采用耗散粒子动力学(DPD)模拟的方法,研究高分子在非溶剂诱导相分离(NIPS)下的自组装行为,深入研究相分离过程的形貌变化、表面偏析和NIPS的机理。首先,采用把良溶剂替换为非溶剂的方式,研究了NIPS法制备三嵌段共聚物均孔膜的强制表面偏析过程。该共聚物包含疏水性的醋酸纤维素(CA)嵌段、亲水性的聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)嵌段和低表面能聚甲基丙烯酸六氟丁酯(PHFBM)嵌段。结果表明,均孔结构仅在聚合物浓度为15~40%时才能形成。不同的PHFBM/PEGMA嵌段比例会引起不同程度的相分离。PEGMA嵌段的存在促使低表面能PHFBM嵌段向膜表面的偏析。在0~60%范围内调整CA-PHFBM-PEGMA与CA混合比例,可以实现通道孔结构的调控。随后构建了一个由非溶剂水浴和铸膜液组成的模型。铸膜液中包含了成膜主体材料—聚醚砜(PES)、改性添加剂—PES与羧酸甜菜碱PCBMA的嵌段共聚物;非溶剂水浴用于与铸膜液进行溶剂/非溶剂交换,分析其NIPS法成膜过程和影响因素。模拟结果表明,亲水性PCBMA片段通过表面偏析富集在膜表面。由于PCBMA的羧酸基团是弱电解质,其赋予膜表面pH响应性。随着膜表面的PCBMA链羧基的质子化程度的增加,链构象从坍塌变为伸展。进而以无机材料的二氧化硅纳米颗粒(SNPs)为研究对象,探讨其在以表面偏析方法修饰聚合物膜的过程中,在聚合物网络中的行为。研究发现,在NIPS过程中,溶剂/非溶剂界面会形成一聚合物富集层,为SNPs提供了附着环境,并在膜表面自组装成均匀有序的结构。聚合物浓度增加会弱化SNPs的表面偏析效果,而聚合物浓度过低会导致SNPs的洗脱。调整接枝链长度可以调节膜表面SNPs的间距。