经过几十年的发展,丙烯聚合Ziegler-Natta催化剂已经从第一代发展到第六代,催化剂的各项性能不断提高,聚烯烃新产品、新应用不断出现,对聚烯烃工业发展起到了至关重要的作用。虽然Ziegler-Natta催化剂及制备技术已经发展比较成熟,但是在复杂的非均相催化剂体系中,对每种组分的科学理解仍然非常有限,载体、活性组分与内给电子体等各种组分之间的相互作用仍不清楚,对催化剂微观结构的认识也比较欠缺,这已经成为了制约Ziegler-Natta催化剂进一步优化、改进的瓶颈。因此,采用现代仪器来研究催化剂的微观结构,进一步阐明催化剂的结构、组成与催化性能之间的关系,对新型高性能催化剂的研发具有指导意义。随着市场上对高熔体流动速率聚丙烯产品的需求日益增加,催化剂的氢调敏感性越来越受到企业界和学术界的关注,已经逐渐成为Ziegler-Natta催化剂研发的主要热点之一,但是对氢调敏感性的影响规律和作用机理还缺乏系统性研究,影响了对催化剂氢调敏感性改进方法的科学理解。内给电子体对催化剂的氢调敏感性有着重要的影响,但对内给电子体在催化剂中的作用方式,以及影响催化剂氢调敏感性的作用机理还没有清晰的认识。因此,研究内给电子体对催化剂催化性能的影响,特别是内给电子体结构与催化剂氢调敏感性之间的关系,并探索内给电子体的作用机理具有重要意义。基于催化剂的结构与组成创新为基础,本论文合成了 ID1(芴二醚)、ID2(芴二醚酯)、ID3(芴二醇酯)三种内给电子体,采用1H-NMR,元素分析等方法表征了产物的结构与组成。结合目前聚烯烃工业领域仍普遍使用的内给电子体ID4(邻苯二酸酯),以ID1(芴二醚)、ID2(荷二醚酯)、ID3(芴二醇酯)、ID4(邻苯二酸酯)四种结构不同但又互相关联的化合物作为内给电子体,制备出了四种丙烯高效聚合催化剂,研究了内给电子体结构对催化剂的聚合行为和氢调敏感性的影响,揭示了内给电子体结构对催化剂催化性能的影响规律,实现了对催化剂氢调敏感性的有效调控。结果表明:同时具有醚基和酯基结构的内给电子体ID2(芴二醚酯)的催化剂氢调敏感性最高,具有两个醚基的内给电子体ID1(芴二醚)的氢调敏感性居第二,具有两个芳香族酯基的内给电子体ID4(邻苯二酸酯)的氢调敏感性居第三,具有两个酯基的内给电子体ID3(芴二醇酯)的氢调敏感性最低。氢调敏感性低的催化剂合成的聚合物分子量分布曲线在高分子量部分会有一个小凸起,可能与催化剂中钛活性中心的种类有关。通过FT-IR、XPS等表征手段揭示了内给电子体在Ziegler-Natta催化剂中发生作用的方式:内给电子体与Mg和Ti之间存在共同作用;内给电子体通过氧原子与Mg和Ti发生作用,在同时存在醚基氧原子和羰基氧原子的情况下,羰基氧原子优先与Mg和Ti结合,说明羰基氧原子与Mg和Ti的结合能力优于醚基氧原子。内给电子体同时与钛和镁发生了配位作用,结合能发生了变化,总结合能变化值越大,氢调敏感性越低。总结合能变化值由大到小的顺序是:ΔEID3>ΔEID4>ΔEID1>ΔEID2。通过XRD研究了催化剂中氯化镁的晶型结构对氢调敏感性的影响,结果表明,氢调敏感性与催化剂中两种晶型β-氯化镁和α-氯化镁的比值有关,β-氯化镁占的比例越高,催化剂的氢调敏感性越高,这对高氢调敏感性催化剂的结构设计具有重要意义。通过DFT分子模拟计算,分析了内给电子体在氯化镁表面和四氯化钛的配位模型,研究了给电子体对氯化镁晶面的稳定作用,对氢调敏感性的作用机理进行了探索,结果表明:催化剂的氢调敏感性与104和011晶面上的以ZIP方式结合的表面能有关,01 1面上的以ZIP方式结合的表面能越高,催化剂的氢调敏感性越高。