Ziegler-Natta（Z-N）催化剂在整个聚烯烃的工业生产中起着主导作用,虽然它的发现已有50年的历史了,但由于Z-N催化剂的复杂性及多样性,许多问题依然有待解决,例如:如何改进Z-N催化剂的制备方法以调控催化剂中活性中心的种类及分布?聚合物链是如何增长的?一些特定体系的聚合动力学是如何的?等等诸多方面还不是很清楚,进一步弄清这些问题对开发具有独特结构和性能的聚烯烃材料具有深远的理论意义和重大的应用价值。 本论文发展了一种MgCl₂负载的低载钛Z-N催化剂的—釜球磨法制备新工艺,成功地制备了系列MgCl₂负载的低载钛Z-N催化剂:TiCl₄（0.4%）/MgCl₂和TiCl₄（0.8%）/MgCl₂。该制备方法工艺简单、操作方便、钛含量易控、稳定性好、易于工业化生产,所得催化剂催化丙烯聚合能获得应用领域广阔的新型低等规聚丙烯。用所制得的MgCl₂负载的低载钛Z-N催化剂催化丙烯聚合,发现较好的聚合条件为:钛含量0.8（wt）%;聚合温度40℃;[Al]/[Ti]=40。改变聚合条件,用此催化体系成功地制得了系列新型低等规及立体嵌段聚丙烯。将所得系列新型低等规及立体嵌段聚丙烯用作沥青改性,发现所得改性沥青的主要技术指标及经济指标达到或超过同类进口产品的指标,具有明显的应用前景。 聚丙烯的微结构主要取决于Z-N催化剂活性中心的性质及其分布。本论文采用多元Flory函数分峰拟合聚合产物分子量分布曲线的方法,研究了—釜球磨法制备的MgCl₂负载的低载钛Z-N催化剂的活性中心种类及分布,发现该催化体系中可能存在6种不同的聚合物链增长方式。对各种不同链增长方式所产生的聚合物的分子量Mi及所占的百分比f_i的模拟计算表明,计算值和实验值吻合得很好,这表明体系中存在6种链增长方式是可能的。 根据所得聚合物具有低等规及立体嵌段的微结构特点,本文提出了一种新的聚丙烯增长链受具有两种能够相互转换活性位的增长方式控制的模型,其中一种活性位服从对映体活性中心控制增长机理,另一种活性位服从链末端控制增长机理,两种活性位可转换,因而交替控制整条聚合物链的增长,并推导了在该链增长方式控制下聚合物链结构的五元组分布函数表达式。在此基础上,提出了采用—釜球磨法制备的MgCl₂负载的低载钛Z-N催化剂在催化丙烯聚合过程中聚合物链的增长模型,并用该模型模拟计算了所得聚合物的五元组分布,发现计算值与¹³C-NMR实测值吻合得很好,这表明所建立的新模型是合理的。 基于—釜球磨法制备的MgCl₂负载的低载钛Z-N催化体系存在6种链增长方式,考虑再活化作用,本文建立了新的动力学模型: 当t<t₀时:R_M（?）（k₁¹C₀¹+k₁²C₀²+k₁³C₀³+k₁⁴C₀⁴）Mt 当t>t₀时:R_M=k_p¹M(ρ₁₁e^{λ₅（t-t₀）}+ρ₁₂e^{λ₆（t-t₀）}+ρ₁₃)+k_p²M(ρ₁₄e^{λ₅（t-t₀）}+ρ₁₅e^{λ₆（t-t₀）}+ρ₁₆)+k_p³M(ρ₁₇e^{λ₇（t-t₀）}+ρ₁₈e^{λ₈（t-t₀）}+ρ₁₉)+k_p⁴M(ρ₂₀e^{λ₇（t-t₀）}+ρ₂₁e^{λ₈（t-t₀）}+ρ₂₂) 用此模型对实验数据进行拟合,发现计算值和实验值吻合得相当好,说明此模型是合理