两段聚合法合成球形聚丁烯-1合金及其结构与性能研究

本项目针对国外丁烯-1本体聚合技术中存在的工艺复杂、成本高、聚合物结块以及聚丁烯晶型转变慢影响其成型加工等问题，通过聚合物结构及聚合工艺的设计，制备一种新型的高等规聚丁烯-1（iPB）材料。本研究拟采用球形Z-N催化剂，在一个反应釜内进行两段聚合，以第一段得到活性聚丙烯（PP）粒子作为微反应器，继续引发第二段的丁烯-1本体聚合，制备形态良好、组成及结构可控的iPB基iPB/PP合金。通过在iPB合金中引入聚丙烯组分（PP、丁丙嵌段共聚物及无规共聚物）来促进iPB晶型转变，提高其加工成型性能、结晶性能及力学性能等。通过聚合工艺设计，将颗粒反应器技术引入到iPB本体聚合体系，PP粒子反应器有利于本体沉淀绿色聚合工艺的实施，在改善聚合物形态的同时，最大程度提高丁烯-1聚合速度，降低聚丁烯-1的生产成本，为其作为通用材料应用及气相聚合实施奠定基础。通过材料结构与性能研究，开发新型的聚丁烯通用材料。

本项目针对丁烯本体聚合过程中颗粒易粘结结块以及聚丁烯晶型转变慢影响其成型加工等问题，通过聚合工艺的设计: 即采用氯化镁负载的齐格勒-纳塔催化剂，在一个反应釜内进行两段序贯聚合，制备一种新型的聚丙烯/聚丁烯釜内合金（iPP/iPB）材料。通过材料结构与性能研究，开发新型的聚丁烯材料。.本项目研究并优化适合两段聚合的齐格勒-纳塔催化剂体系，实现催化剂体系同时对丙烯及丁烯聚合的高活性及高立构性选择。通过聚合工艺的研究，明确了一段及二段聚合的优化聚合条件，制备了不同组成的iPP/iPB合金。研究并确定了iPP/iPB釜内合金的分级方法，采用溶剂抽提法对合金样品进行分级，进而采用FT-IR、13C-NMR、DSC、GPC等表征了各级份的组成、结构、分子量及其分布等，结果表明iPP/iPB釜内合金主要由iPP、iPB、iPP-b-iPB嵌段共聚物组成，上述三种组份占合金的95wt%以上。探讨了iPP/iPB釜内合金中各种组分特别是嵌段共聚物的形成机理。通过对合金原始粒子及溶剂抽提后粒子的形貌表征，提出了iPP/iPB釜内合金颗粒的增长机理及活性中心的分布的可能。研究了合金的结晶性能（结晶形态、结晶速度等）、动态粘弹性、流变性能、晶型转变速率等。对比表征了iPP/iPB合金及物理共混物的力学性能，发现iPP/iPB釜内合金具有优异的综合性能，其中拉伸性能和冲击性能与机械共混物的持平，弯曲性能、维卡软化点和硬度均显著优于机械共混物。聚丁烯合金各项指标与进口管材专用料一致。