聚乙烯技术的关键是乙烯聚合工艺和其相应的催化剂技术,在烯烃非均相聚合技术的研究与开发过程中催化剂的化学组成和结构设计是极为重要的,但是,催化剂以及聚合物的物理形态控制也是一个十分重要的问题。本文应用分形和多重分形理论研究了负载型聚乙烯及其催化剂的表面形态,并对催化剂制备过程中间产物形态进行了分析。本文提出的图片处理和计算过程是基于扫描电子显微镜照片的分形维数和多重分形谱计算程序,包括Cal程序、Dim/Pro程序、改进的盒子维法以及多重分形谱计算程序。采用改进的盒子维法以及多重分形谱计算程序对4种催化剂进行分析计算。探讨了分形维数、多重分形谱相关参数与催化剂表面形态及与聚合活性的对应关系。实验结果表明,催化剂表面形态的复杂程度可以用表面分形维数来表征,聚合活性高的催化剂表面形态更加复杂,有更大的比表面积,对应的分形维数值也越大。催化剂表面分形维数的变化程度可以用多重分形谱来表征,聚合活性高的催化剂表面分形维数的跨度和分散程度更高。采用改进的盒子维法程序对2种同类型不同活性的催化剂以及相应催化聚合的乙烯粒料进行分析计算。结果表明聚乙烯粒子与相应的催化剂粒子具有相似的结构,但维数低的催化剂聚合的乙烯粒子的维数高；维数高的催化剂聚合的乙烯粒子的维数低。对负载型聚乙烯催化剂制备过程中的原料硅胶、物理活化产物、化学活化产物、母料混匀产物以及成品催化剂进行扫描电子显微镜测试(包括表面和切片形态研究)、氮气BET吸附测试(包括比表面积、孔体积以及平均孔径等数据)、分形维数分析(包括表面和切片形态维数分析)。结果表明,催化剂载体的活化过程,是控制催化剂形态的决定性部分。某些化学成分的加入,如烷基铝,对催化剂形态也有一定的影响作用。