通过烯烃多段聚合制备的聚丙烯反应器合金(PP/EPR)具有优良的力学性能,弥补了聚丙烯材料韧性不足的缺点,而在其制备过程中,聚合工艺以及催化剂两个关键要素对合金的性质起着决定性的作用,因此在这方面进行了系统的研究。本文以聚丙烯反应器合金的研究开发为目标,研究了聚合工艺以及Ziegler-Natta(Z-N)催化剂载体对聚丙烯反应器合金的组成、结构、形态和性能的影响；分析了聚丙烯反应器合金的微结构；利用Z-N催化剂催化丙烯与极性单体共聚,合成了含有羟基的球形功能化聚丙烯颗粒,以化学键负载茂金属催化剂,随后通过乙丙共聚制备聚丙烯反应器合金；利用负载化反应制备了茂金属/Z-N复合催化剂,通过对聚合工艺的设计,合成了聚丙烯反应器合金。利用负载型Z-N催化剂,分别采用液相本体法、淤浆法和气相法进行丙烯聚合。结果表明,在结构方面,由于液相本体法扩散限制最严重,其生成的聚丙烯的分子量分布比淤浆法和气相法宽。在形态方面,均聚工艺主要影响粒子的宏观形态,而对粒子的微观形态影响不大。液相本体法合成的聚丙烯的颗粒形态最为规整,粒子的破碎程度最小,淤浆法其次,而气相法合成的聚丙烯颗粒的破碎程度最大。在第一阶段都采用丙烯液相本体均聚的基础上,分别采用三种工艺(即液相丙烯气相乙烯法、乙烯丙烯气相法和淤浆法)进行乙烯丙烯共聚,制备了PP/EPR反应器合金。结果表明,在结构方面,淤浆共聚法生成的共聚物的乙烯含量最大,气相共聚法其次,而液相丙烯气相乙烯共聚法最小。在形态方面,共聚阶段采用气相法时,得到的合金颗粒的分散性最好,颗粒之间没有互相粘结,液相丙烯气相乙烯共聚法其次,淤浆共聚法最差,颗粒之间粘结比较严重。综合比较,在颗粒反应器技术的共聚阶段,采用乙烯丙烯气相法共聚时,能够更有效地避免合金颗粒的粘釜现象,比其他两种共聚工艺更有优势。利用液相本体聚合工艺,分别采用氯化镁载体型Z-N催化弃(?)TiCl4/MgCl2(DQ)和复合载体型Z-N催化剂TiCl4/MgCl2/SiO2(MSQ)进行丙烯聚合,研究催化剂载体对聚丙烯的形态和结构的影响。结果表明,采用复合载体型催化剂时,产物的复形效果比采用氯化镁载体型催化剂时好得多,表现在MSQ-PP中粒子的破碎程度低于DQ-PP,说明采用复合载体能够有效控制粒子的过度破碎问题。MSQ-PP的粒径分布比DQ-PP窄,说明MSQ催化剂在控制聚合物的粒径方面较好。催化剂载体主要影响聚丙烯粒子的宏观形态,而对粒子的微观形态影响不大。此外,与DQ-PP相比,单体在MSQ-PP粒子中的扩散阻力较小,导致其分子量较大,而分子量分布较窄。综合比较,MSQ催化剂在控制聚丙烯的颗粒形态方面比DQ催化剂更有优势。与DQ-PP相比,MSQ-PP的孔隙率更大,这不仅有利于减小多段聚合中乙丙共聚过程中的扩散阻力,也有利于提高聚丙烯反应器合金的容胶量。通过分级的方法分析聚丙烯反应器合金的微结构。结果表明,聚丙烯反应器合金是由乙丙无规共聚物、短序列共聚物、长序列共聚物和等规聚丙烯构成的。通过调节共聚阶段的原料组成、反应温度和反应压力可以有规律的控制共聚反应,从而有效的控制合金的组成与结构。聚丙烯反应器合金的各个级分中,在提高聚丙烯的低温韧性方面,无规共聚物的效果比长序列共聚物更好。与机械共混合金相比,反应器合金中的橡胶相的分散更加均匀,其抗冲性能更好,可见,聚丙烯反应器合金在兼顾材料韧性和刚性方面的效果更好。在Z-N催化剂的催化下,经烷基铝保护的二氢月桂烯醇与丙烯进行共聚合反应,合成了带有羟基的球形多孔聚丙烯颗粒,这些颗粒可以以化学键的方式将茂金属催化剂(rac-Et(Ind)2ZrCl2)负载,将其用于乙烯-丙烯淤浆共聚合,合成了PP/m-EPR反应器合金。结果表明,共聚活性随Al/Zr比的增加和单体中乙烯含量的增加而增大,共聚物的组成可以通过控制单体组成来进行调节。负载茂金属催化剂的聚丙烯颗粒制备的反应器合金与传统Z-N催化剂合成的反应器合金相比,其共聚物的链结构更加无规。在合适的反应条件下,PP/m-EPR反应器合金具有良好的球形粒子形态,无粒子间的粘结。在一定反应条件下,(CH3Ind)2ZrCl2/PP体系合成的PP/m-EPR反应器合金具有良好的抗冲性能。将制备的茂金属(rac-Et(Ind)2ZrCl2)/Z-N复合催化剂用于PP/EPR反应器合金的合成时,包含三个步骤：第一阶段—丙烯液相本体均聚；第二阶段—茂金属催化剂的活化；第三阶段—乙丙共聚。在均聚阶段,以三乙基铝为助催化剂,合成的聚丙烯具有高等规度,并且没有粘釜；在共聚阶段,复合催化剂结合了茂金属和Z-N催化剂的特性,表现出的共聚能力比纯Z-N催化剂优异。考察了A1/Zr比和单体组成对共聚活性和产物性质的影响,提高A1/Zr比使得茂金属催化剂的活性增大,使得合金中的共聚物趋向无规,而降低单体中乙烯含量则降低了共聚活性,并有利于无规共聚物的生成。复合催化剂制备的聚丙烯颗粒具有良好的多孔球形形态,而且聚丙烯反应器合金保持了聚丙烯的球形颗粒形态。在一定反应条件下,(CH,Ind)2ZrCl:/Z-N复合催化剂体系合成的PP/EPR反应器合金具有良好的抗冲性能。