降冰片烯和乙烯的共聚物具有众多优异性能,是目前烯烃聚合应用化研究的热点。而后过渡金属催化剂相比于传统茂金属催化剂,具有水氧敏感性低,成本低廉,以及可调控分子拓扑结构等优势,受到广大研究学者的关注。本论文将α-二亚胺镍催化剂体系应用到乙烯和降冰片烯共聚研究中。实验发现经典的Brookhart型α-二亚胺镍尽管可以催化乙烯或降冰片烯均聚,却不能催化它们共聚。因此,本课题组采用计算化学的方法,对该α-二亚胺镍体系催化的乙烯/降冰片烯共聚反应的动力学过程进行研究,探究该催化体系无法催化乙烯/降冰片烯共聚反应的原因。具体研究工作如下:1、采用经典的Brookhart型α-二亚胺镍催化剂(Catalyst A)以及带有大空间位阻的α-二亚胺镍系催化剂(Catalyst B),分别催化乙烯、降冰片烯均聚,进而研究乙烯/降冰片烯共聚合情况。研究发现,这两种催化剂均可以催化乙烯均聚、催化降冰片烯均聚,但无法催化降冰片烯/乙烯共聚。对于降冰片烯/乙烯共聚反应后的反应液进行气质联用仪检测,发现其主要成分为单体与溶剂。2、以Catalyst A催化剂催化乙烯/降冰片烯的共聚过程为研究对象,使用GaussView软件构建链引发过程的分子结构,使用Gaussian软件模拟反应动力学过程。研究发现,降冰片烯单体插入金属活性中心所需跨越的反应能垒要远低于乙烯单体插入活性中心所需的能垒。3、利用GaussView软件构建单体再插入过程的分子结构,采用Gaussian软件模拟反应动力学过程。研究发现降冰片烯插入活性中心后,乙烯再插入所需跨越的反应能垒则远低于降冰片烯再插入所需反应能垒。即乙烯的连续插入过程要比降冰片烯的连续插入要更容易发生,因此推测降冰片烯的大空间位阻不利于其连续插入。4、利用GaussView软件构建乙烯链引发过程与β-H转移过程的分子结构,采用Gaussian软件模拟反应动力学过程。经过动力学模拟发现β-H转移反应的发生能垒比链增长反应的发生能垒要低,即β-H转移反应的发生几率要大于链增长反应的发生几率。5、通过上述研究,该共聚过程的动力学优势反应分别是降冰片烯链引发、乙烯再插入、β-H消除反应。经过β-H消除反应后的结构仍旧具有引发活性,将再次引发降冰片烯插入反应。上述三个动力学优势反应构成一个循环体系,导致该催化剂无法催化乙烯/降冰片烯共聚,进而证实了实验结果。