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聚丙烯的高性能化改性是近年来十分活跃的一个研究方向,其发展趋势已由反应器外共混改性逐渐转变为反应器内直接改性.该文针对在聚合反应器内直接制备高性能聚丙烯这一核心问题,研究了反应器内直接添加有机成核剂、纳米CaCO<,3>增强聚丙烯的技术,以及在单个聚合反应器中直接合成双峰聚丙烯的技术,并运用差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X-射线能谱仪和偏光显微镜对不同成核聚丙烯的形态及结晶行为进行了研究.通过对有机成核剂和无机纳米粒子进行适当的物理处理和化学处理,筛选出了适合于进行反应器内原位分散、成核聚丙烯的二种有机成核剂和一种无机纳米粒子.在PP共聚物的合成过程中加入纳米CaCO<,3>,能大幅度提高聚合物颗粒的比表面、孔容和平均孔径,有利于在PP颗粒内部生成高含量的乙丙共聚物;同时能够在PP颗粒表面形成一阻隔层,有效地阻止颗粒之间的粘连和结块,改善了PP共聚物粉末的流动性.采用该技术,可制备得到乙烯含量高达35wt％左右的PP共聚物.反应器内直接合成的纯PP共聚物及含有成核剂和/或纳米CaCO<,3>的PP共聚物的结晶过程遵循Avrami规律,其Avrami指数n分别为2.8~3.0、2.6~3.0和2.6~3.7.加入成核剂后,PP共聚物的结晶速率显著提高;同时含有纳米CaCO<,3>的PP共聚物的结晶速率被进一步提高,结晶度增加.PP共聚物的非等温结晶动力学不能用Ozawa模型描述,但Caze模型适用.非等温结晶的Avrami指数与等温结晶的一致,表明结晶方式对成核和晶体生长没有影响.通过对不同催化剂体系的的聚合活性评价发现,由催化剂A和外给电子体D3组成的催化剂体系能够提高Ziegler-Natta催化剂的聚合活性,特别是能够提高在较低聚合温度下(50-65℃)的聚合速率,而在此温度区间内,其聚合终止速率、链转移速率较低.利用这个特点,采用合理的催化剂配比,可制得粘均分子量高于100万的(超)高分子量聚丙烯.因此采用分段聚合的方法,可在单个聚合反应器中制备得到含有一定量超高分子量级分的的双峰聚丙烯产品,其分子量分布指数可高达17.5,熔比(MFR<,10>/MFR<,2.16>)高达31.0.在双峰聚丙烯中,高分子量PP级分能够诱导β晶的生成,从而显著提高其机械性能,α成核剂的加入促进了β晶向α晶的转变.在反应器中直接制备的双峰聚丙烯产品的刚性、热变形温度及挤出加工性能等综合指标优于普通的由成核剂与PP共混制备的改性聚丙烯产品.