聚偏氟乙烯具有物化性质稳定、机械强度高等优点,在水处理等领域应用前景广阔,但聚合物材料本身疏水,在实际应用过程中易产生膜污染,从而引起膜分离效率的下降和操作成本的增加。利用无机纳米粒子制备有机无机复合膜提高膜的亲水性,正成为膜材料领域的研究热点之一。它综合了纳米粒子和聚合物的优良性能,在很多领域得到广泛应用。由于纳米粒子表面原子数多、活性高且断键多,易于团聚,它的纳米尺寸效应不能得到很好发挥,诸多实验结果表明对纳米粒子进行改性处理可有效改善复合材料性能。在论文中,通过Material Studio软件搭建初始的聚偏氟乙烯模型、结构优化后,进行分子动力学模拟。结果表明:计算模型所得到的性质与实验值非常接近,证明了本文所构建的模型以及采用的参数的合理性,为接下来的杂化膜模型奠定了基础。基于优化聚偏氟乙烯模型,建立聚偏氟乙烯/二氧化钛颗粒以及聚偏氟乙烯/改性石墨烯片层等体系。研究填充物对聚偏氟乙烯的影响。水分子对聚偏氟乙烯/二氧化钛杂化膜的分子动力学以及机械性能的影响。得出小尺寸和低浓度环境下的无机粒子的添加可以改善水分子在无机/聚偏氟乙烯杂化膜的扩散,并显著的提高其机械性能。研究石墨烯片层中不同基团对石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的影响。得到了羟基和羧基对水分子在聚偏氟乙烯中的扩散起主要作用。羧基和羰基对复合材料的机械性能占主导作用的结果。从能量及相互作用等方面得到复合材料微观作用的机理,该方法丰富和发展了纳米复合材料的研究,拓展了分子模拟技术的应用领域。