复合外给电子体在齐格勒-纳塔催化丙烯聚合中的作用机理及其创新设计

外给电子体在负载型Z-N催化剂催化丙烯聚合体系中起到提高立体定向性的重要作用，但至今未能充分了解其作用机理，新型给电子体的探索缺少理论指导。本项目拟研究不同类型的外给电子体影响负载型Z-N催化剂的丙烯聚合体系活性中心分布的规律，揭示外给电子体改变活性中心特性及聚合物链结构的微观本质，建立给电子体作用机理模型，掌握不同类型的给电子体调节活性中心特性的差异。在此基础上，利用不同类型的给电子体在作用机理上的互补和协同效应，设计新型的复合外给电子体体系，研究其调节聚丙烯链结构分布和催化剂活性中心分布的规律，确定综合性能较好的复合给电子体组合及其聚合工艺条件，合成链结构分布得到显著改善的高性能聚丙烯树脂。

本项目的研究目标是掌握外给电子体改变负载型Z-N催化剂的丙烯聚合体系活性中心特性及聚合物链结构的本质，提出给电子体作用机理模型，在此基础上设计新型的复合外给电子体体系，用以调节聚丙烯的链结构分布。首先建立了研究负载型钛系齐格勒－纳塔催化剂的丙烯聚合反应机理的有效方法，包括噻吩基酰氯淬灭法测定活性中心浓度的新方法。这一方法具有定量、快速、副反应干扰少等优点，是研究聚合反应微观机理的有力手段。还建立了聚丙烯的简易分级方法，既保证了链结构分布信息的准确完整，又显著提高了工作效率。采用活性中心测定与聚合物分级相结合的方法，系统研究了一系列外给电子体的作用机理，发现了一系列尚无文献报道的新现象，包括给电子体影响活性中心分布和表观链增长速率常数的规律。根据新的实验结果，提出了更加全面、合理的外给电子体作用机理模型，对现有机理模型提出了重要修正和发展，一方面克服了原模型不考虑给电子体吸附失活作用的缺陷，另一方面发现了同一给电子体在不同种类活性中心上作用的显著差别，深化和细化了对给电子体作用的微观本质的认识。在此基础上探索了由两种硅氧烷化合物组成的复合外给电子体对丙烯聚合体系的影响，发现了使用复合外给电子体能合成兼具高熔指和高等规度特性的聚丙烯，有重要的实际应用价值。研究了复合外给电子体中两种给电子体间协同作用的原理，根据新的给电子体作用机理模型对其提出了合理的解释。本项目提出的机理模型可用于指导设计更好的复合外给电子体组合，进而应用于高性能聚丙烯树脂的开发。项目执行期间已发表6篇学术论文，其中SCI收录论文5篇。