随着市场对于高性能聚合物产品的需求增加,我国聚合物市场呈现低端产品产能过剩、高端产品依赖进口这一局面,而促进聚合物市场产品结构升级的关键之一则在于变更聚合物研发-生产模式。借助于过程系统工程方法论指导,根据聚合物产品属性要求定制化设计其结构,并优化其反应流程,是缩短产品研发周期的有效途径。为此,本论文在聚合物多层次结构与性质关联、计算机辅助聚合物设计、以高性能聚合物新产品生产为目的的单釜反应流程设计和给定产品的双釜串联反应流程优化等方向展开相关研究工作,研究聚焦于无支化交联下的均聚物及共聚物,目的在于为高性能聚合物的结构设计与流程开发提供系统化方法。论文主要研究分为以下四部分:（1）针对聚合物性质受多结构因素影响,现有预测方法仅能根据重复单元结构预测聚合物性质这一问题,以聚合物关键性质玻璃化转变温度为例,提出考虑数均分子量影响的均聚物性质预测方法。首先为解决聚合物手册及数据库中性质值为范围值而无法建立结构性质一一对应关系这一难题,采用极限性质对数据标准化,建立了16类198种均聚物的极限玻璃化转变温度数据集。随后,考虑侧链结构与聚合物特征,采用基团贡献法建立均聚物基团结构-极限玻璃化转变温度关联关系,模型R~2可达0.9925。最后以极限性质为桥梁,通过玻璃化转变温度-数均分子量关联方程进一步计算给定数均分子量下的温度值。结果表明,相比传统方法采用玻璃化转变温度直接建立一对一映射关系,本方法选用更加合理而准确的极限性质用于建立关联模型,同时数均分子量的引入能够进一步描述玻璃化转变温度与多结构因素的作用关系,使整体方法更具适用性。（2）传统计算机辅助分子设计方法能够根据性质要求筛选分子结构,因此应用至聚合物领域时仅能够根据性质要求提供聚合物重复单元,并不足以为后续合成生产提供充足信息,同时,现有聚合物设计方法性质约束简单不足以描述实际场景需求,考虑上述问题,基于（1）性质预测模型这一理论基础,提出考虑均聚物实际属性与产品结构信息需求的计算机辅助聚合物设计方法。首先通过对聚合物产品属性分析,将产品属性转化为相态需求、分子量需求、工作温度需求以及多种性质需求,随后将聚合物性质划分四个层级顺序计算,以避免多种性质同时计算所带来的计算复杂度以及多种性质盲目要求导致过度约束。以改进的性质预测模型为核心建立的均聚物设计方法可根据实际场景中具体需求设计满足要求的均聚物重复单元以及所需数均分子量范围,并能够按照合成难度进行排序,相比于原方法更具实用性,同时可为下游聚合物合成与生产提供更为具体的聚合物结构信息。（3）以Ziegler-Natta乙烯淤浆单釜聚合过程为研究对象,结合（1）的性质预测模型,对反应过程以及结构性质关系进行同时建模,以达到给定聚乙烯性质要求,优化反应器进料条件及反应器体积的目的。均聚过程方面,基于聚合反应动力学对反应过程进行建模,流程建模中采用矩方法大规模降低由于聚合度增加导致的计算复杂度问题,性质建模中以聚乙烯关键性质玻璃化转变温度与熔融指数为例建立性质与数均分子量、重均分子量对应关系;共聚过程方面,在均聚模型的基础上,引入共聚组成与序列分布以描述乙烯/1-丁烯共聚物结构特殊性,并改进共聚物性质预测方法以响应不同分子量、不同共聚组成及不同序列组成对性质的影响。所提方法打通了聚合物从产品设计到走向生产的桥梁,为聚乙烯高性能新产品的开发提供了系统化的产品-流程设计思路。（4）将（3）中的聚乙烯产品-过程集成设计方法应用于双釜串联淤浆HDPE聚合工艺中,用以解决实际生产过程中保持产品质量的扩产增效问题。结合实际反应过程展开流程模拟,根据文献数据校核流程参数与反应动力学参数,并对该双釜串联流程进行合理假设,建立数学模型。为保证生成给定要求双峰聚乙烯,在计算最终双峰聚乙烯平均分子量分布的同时,对第一釜产品平均分子量同时约束,最终针对优化结果重新展开严格模拟以避免由于模型假设对整体流程计算结果带来的偏差。在年利润最大目标函数引导下,最终优化后产量相比优化前提升10.34%,同时总利润增加16.58%,证明本方法针对实际聚乙烯生产过程的流程优化具有指导意义,为新产品投入生产后的扩产问题提供了解决手段。