膜材料是渗透汽化过程的核心，其结构与性能直接决定着渗透汽化分离效果的优劣。因此，如何选择性能优良的高分子材料，如何设计并合成具有特殊功能的新型分离膜材料成了研究的重点。目前膜材料渗透汽化脱硫性能的研究多以实验研究为主，由此导致大量的时间、人力、财力耗费在结果可能不理想的材料的制备、表征上，因此用计算机模拟的方法预测高分子材料结构与性能之间的关系被受广泛关注。根据溶解-扩散模型，渗透汽化分离性能是由溶剂在聚合物膜表面的溶解及在膜中的扩散两个过程所决定的。本论文选择具有优良的机械性能、耐高温和化学稳定性，结构容易设计并容易合成的聚酰亚胺膜材料，用基于“随机无序分子团簇”模型的MonteCarlo模拟方法预测不同分子结构的聚酰亚胺与汽油典型组分的相容性，用粗粒化分子动力学模拟(CG-MD)的方法预测不同分子结构的聚酰亚胺中汽油典型组分的扩散性能，得到了聚酰亚胺不同的分子结构对汽油组分溶解性及扩散性能的影响，以此为依据，选择出分离性能优良的聚酰亚胺膜材料。分子模拟结果表明：二酐分子中引入-SO2、-CF3基团后增加了聚酰亚胺对噻吩的溶解选择性；随着温度的升高，聚酰亚胺对噻吩的溶解选择性会降低；在300K-500K的温度范围内，二酐分子中带有-SO2基团的DSDA-3MPDA膜材料与任意浓度噻吩的混合自由能小于与其他汽油组分的混合自由能，对噻吩表现出了极好的优先溶解性能；DSDA-3MPDA、DSDA-ODA、6FDA-3MPDA、6FDA-ODA、6FDA-BZD、6FDA-PDA均表现出了对噻吩较好的选择性能，但是聚合物中的汽油组分总体扩散较慢；汽油组分在6FDA-PDA分子结构中嵌入柔性链段后的嵌段共聚物中扩散的模拟结果显示，嵌段共聚物在保留6FDA-PDA较好的选择性的同时大幅度提高汽油组分在膜中的总体扩散性能。