九所博士研究生。先后从事天然高分子材料的化学改性及木材基纳米复合材料天然高分子聚离子复合膜的分离和催化功能及其在1站超微粉体制备中的应用等方面的研究。目前主要从事高分子力化学和聚合物复合材料的研究。已发研究论文3，余篇。
聚合物固体在粉碎过程中结构与形态的变化卢灿辉。王琪大学高分子研宄所高分子材料工程国家重点实验室，成都610065及机诫勺化学效应；主要介绍了阁态剪切粉啐。斌盘力化学粉碎和高能球磨粉碎等方法在聚合物粉碎和研磨中的应用及其粉碎机制。
物质在粉碎。摩，过受机械力作用。宏观义寸变小和比而增大；微观机械能转化为过剩由能和弹性应力，弹性应力发生迟豫，4起晶格畸变晶格缺陷无定形化面自由能增大生成自由基外激电子辐射或出现等离子体区等机械力化学效应13.物质因此储存外来能量，提高自身自由能，增大反应能力，从而产生了原先不具有的新性质，旦外力撤除，有些新性质保留下，有些性质则立刻诮失这巾非平衡态的物理化学现象广泛在丁粉碎研磨序撺冲七等过程。高聚物体系由于其固有的结构和性能特点，其机械力化学特别是罔相力化学过程较为，杂。近年来利用应力场来控制和改变聚合物的链结构超分子结构和织态结构正逐步发展成为通用高分子村料高性能化和功能化的也要途径41.如聚合物的自，搬不相容聚介物混合物的自增容聚合物纳米复合材料的制备等。
而高聚物固体在应力场作用下机械粉碎过程中结构和形态的变化及机械力化学效应是高分子力化学的基础。本文拟对近来该领域研究进展进评述基金项目国家重点基础研宄项目专项基金资助，编号G应力场作用下高聚物固体的粉碎高分广材，由于其热敏性和粘弹性，般难于象无机材料那样用传统的粉碎研磨等方式达到微细化。对1弹性的聚！物，由，自粘性大。随研磨时间，加，粒子会重新粘合而使粉碎效率降低，通常要用液氮或干冰作冷却介质进行超低温冷冻粉碎，所得粉体粒度大都在几十至几百微米粒度分布宽刚性聚介物在磨碎至粒子尺寸131其粒径不再变化，但聚合物的性质将继续变化，这取决十力化7过程结构的变化7.聚合物的粉碎效率与聚介物的化学结构研磨方式设备及作用力形基于高压和剪切形变机理的固态剪切破碎8，1；士力挤压等多重作用机理的磨盘型碾磨粉碎！
尽1兄，也3；基于碰撞变彡碎裂机理的尚能球磨粉碎1如尽必1平其他用厂聚合物粉碎的设备利1装置还振动磨和气流粉碎5！等，此处主要讨论粉碎过程伴随显著力化学效应的过程。
1.1聚合物的固态剪切粉碎1如通过发现在较低的压力和剪切力同时作用下物质产生塑性流，性质产生奇特的变化。如出现高的化学活性，在固态下，化学反应进行产生开环聚合；丙烯酰胺富马酸和马来酸不是进行双键的聚合，而是分别生成聚乙烯酰亚胺和聚酯；在固态塑性流条件下，两种在固态热力学互不相容的聚合物能以极快的速度形成均相体系，旦加热至熔咖。，产生相分离，为，解潘扣现象，他认为在高压和剪切变形情况下，在进行化学反应的同时伴随着新面的形成高压使固体材料积聚吸收弹性能；剪切形变导致新面的形成吸热过程，新面的形成与物质尺寸的变小般呈对应关系。基于这原理，设计了各种各样的机械，物料在装置中受到压力作用，进而吸收弹性能；随后的剪切形变导致新面的形成，亦即形成粉末，用这些装置，实现了对热塑性和热固性塑料。橡胶硫化橡胶。含橡胶织物及层压材料木材。纤维材料等复合村料的粉碎。研宄明，这种粉碎过程是雪崩式，粉体颗粒尺寸分布接近*可儿分布，1士。等经过进步的研究还发现在高压剪切形变等较苛刻条件下发生的系列力化学效应在温和的条件下也能实现。利用塑料加工机械，如单螺杆或双螺杆挤出机以及其它类型的混合设备产生的应力作用，粉状或颗粒状村料会发生位移形货8！6，3.形成聚物粉体，由此产十。的力化学效应和力化学反应对温度的依赖性很小，在室温下即可进行，从而避免聚物在高温下的降解和交联，根据剪切形变和位移形变诱发的粉碎过程而设计的固态剪切粉碎以设各其结构运要包括排列于挤出机主轴上的系列捏和及剪切单元，并配置有加热与冷却部件，该设备可以将固态及橡胶粉碎成不同粒径及粒径分布的粉末粒径尺寸可以通过改变螺杆模式和加工参数进行调整13.该粉碎工艺步即可完成，并可以连续生产，具有节能高效的优点。3形成粉末裂，由于粉末尺寸小，化学键破裂数目大，具有很高1.2聚合物的磨盘型碾磨粉碎大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室运用聚合物在应力作叫1产生化学反应的基本原理。借鉴中国传统石磨的构思和结构所设计制造的磨盘型力化学反应器可以用于聚合物和填料巧妙，其粉碎过程系基于剪切环向应力挤压等多重作用机理，可对物料施加强烈的剪切力和压力14，磨盘形力化学反应器的构造及详细说明螺旋线14，在磨盘经过的路径很长，有利于物料粉碎；对其研磨过程和粉碎机理的研宄明，低转高载荷穷利于提高粉碎效率，粉碎机制更接近面粉碎过程；在较大应力作用下，聚苯乙烯的粉碎，除了颗粒微细化外，还发生力降觚降解为级反应动力学利用该设备对填料和聚介物共混体系9以2的共研磨发现。丁付，5几有助磨效应，制成的复合材料具有良好的热尺寸稳定性，这主要是由研磨过程产生的强相互作用引起的；复合体系度17.磨盘碾磨聚丙烯粒度分布与接枝率的研宄结果明1粒度分布存在无标度区，具有线性分形特征。磨盘碾磨对粒子分形行为有较人影响，聚丙，粒度分布的分维值随碾磨次数增加而，大。磨盘碾磨中聚丙稀固相力化学接枝4羟甲基丙烯酰胺1的实验结采明，在面上的接枝率亦随碾磨次数的增加而增加，即与聚丙烯粒度分布的分维值相关。因此，可用分数维定试描述1平粒子在磨盘碾磨的粉碎规律，揭！既在衣面固相力化学接枝反应的本质磨盘型力化学反应器还可突破传统设备的局限，有效粉碎韧性聚合物高密度聚乙烯01聚酰胺及其它强，性热塑性树脂，获得聚合物微粉或超微粉，制备的聚合物微粉粒度可达到微米纸但不同聚合物略有差别，其中尼龙6微粉粒度*小可达到40809.该技术应用于聚合物微粉的制备和高分子力化学反应，具沾应性广操作方便效率高的优势。该设备还可用于共碾磨不同聚合物如入6，制备复合微粉，以及制备聚合物金属聚合物非金属纳米复材抖，1.3聚合物的高能球磨粉碎近10年来，高能球磨技术广泛应用于金属体系致原子水平上的合金化，甚至使不相容的金属边界相形成合金。在金屈间化合物体系中，研磨初期产生原子无序化，*终导致相转变。高能球磨技术在作晶纳米晶金属无机非金属功能材料的制备和新型高技术材料的开发上正发挥着重要的作用叫。
相比而言，高能球磨技术在高分子材料的应用较少，但4起人们的重视对聚合物体系。如聚酰胺的球磨促使分子链断裂导致降解另方面，人奶树脂经山高能球磨后，分尸量不1没有下降。反而有轻微的上升。上述现象明高分子树脂经历高能球磨后产生了复杂的力化学过程。
能球磨设根据使用场介+同了不的结构，主要由3部分构成储料研磨罐惯性力补偿系统和激振器。文献21介绍的种大容量高能球磨机，运转时储料研磨罐沿轴心振动，频率17沿，振幅，研磨介质球以3.5，的速度掩击罐壁，描击频率接近7山。该球磨机舰可以制备，也聚合物在高能球磨机中迎过个断的球粉末球的碰撞，发生反复破裂冷焊作用，*终形成细小内和分子间产生了复杂的机械力化学效应122，主要有1化学过程在高能碰撞产生的局部和瞬间应力作用聚介物分产链断裂产生自由丛高分子链进行重构，形成接枝或和，段1聚物；2物现机械互穿嵌合作用聚合物受力时造成的弹性应力激发弛豫，在受力点温度吓，产生热点，分子链运动加剧并相互贯穿，由于热点持续时间极短，般为10108，这种瞬间的互穿嵌合作用被固定来；并随研磨，间的延长。形成的化穿结构的数目增加，材料的均性提高了，这种效应对聚合物共混材料的物理增容具有重要的应用价值，1所不3颗粒微细化；聚合物经历球粉末球粒储存了部分机械能，粉体的自由能升高，具有较高2聚合物粉碎过程结构与形态的变化在聚合物粉碎过程中除颗粒上微细化还伴随着各种各样力化学效应。其结果是4起聚合物结构与形态的变化，这对制备新的商分子忖料非常重要。不同的粉碎手段所产生的力化学效应也不样。38如和，01切23己对聚合物在振动磨和低温冷冻研磨以及其它聚合物聚合物混合物的固态机械共混时，由于屏巡，肿恿粗毓剐纬，接枝或嵌段共聚物进行评述。本文则重点讨论固体聚合物在不同的力化学环境下结构与形态的变化。
2.1聚合物在固态剪切形变粉碎6551过程中结构与形态的变化入1和1324研究了0和，5以及它们的浞合物在33粉碎过程中性质的变化，51结职正实研磨过秤，1分子主链键断裂形成自由基，大分子自由基结合重组形成具有增容作用的接枝或嵌段共聚物，为333技术用于不相容聚合物的共混改性和混合废塑料的回收利用奠定基础160和偏光显微镜研允结果叽均聚物和共混物的结晶结构发生了很人变化。无论是结品聚合物结晶聚合物还是结晶聚合物非晶聚介物混介体系，球晶尺寸都变小了，熔融吸热出现多重峰明存在物理转变，这可部分归因于是由于交联。链支化和大分子自由基的重组造成的，人分自由基的生成是接枝或嵌段共聚物产生的必要条件而非充分条件，接枝或嵌段共聚物只有通过大分子自由基的岐化或偶合才能形成。为了进步验证38粉碎过1的确有接技成嵌段共聚物卞成。1sarikar20，LLDPEㄇWSSSP粉碎过M，纟1li构与形态的￠化，UCNMIl和流变学实验结采明，5有1链生成，1定试分析结采发现瓦每1000个碳原子的长支链数从0.2增加唯2.，聚合物分级研究结果说明短链支化平均浓度和短链支化分布曲线并不因聚合物经历335粉碎过程而发生变化。
355工艺可以将回收塑料或橡胶经步工序粉碎成颗粒尺寸可控的粉末，粒度从粗颗粒20目细粉末80个超粉末200目可调，5形貌显7迎过5555粉碎1艺。倒的聚合物颗粒外观呈独特的拉伸形态，这是由粉碎过程高剪切环境造成的2.2聚合物在磨盘碾磨粉碎过程中结构与形态的变化磨盘型机械力化学反应器独特的结构能对被碾磨物质产生剪切环向应力挤压等多重应力作用形它结构和形态的变化。填料的品种以及有机溶剂对粉碎均有不同程度的影响，钛白粉石英粉滑石粉重质碳酸钙和轻质碳酸钙与，粉料共研磨，除了重质碳酸钙，其它无机填料均有利于，的粉碎；丙丙和甲笨对的粉砰几有促进作用。碾磨后的分子量下降，熔体指数升高，明，在碾磨过程中发生了机械力化学降解；硬度高球形的钛白粉对的机械力化17降解具有促进作用。而丙酮和叩苯+利于的降解各种填料体系的馆体指数随碾磨次数的，加而上升艮口产生了机械力降解单独碾磨时有少量凝胶生成，加入对苯酚可抑制凝胶生成光电子能谱5研究球品细化。10分析发现磨盘碾磨中强大的应力作用导致，晶型由甩向0型转变=磨盘碾磨聚丙烯粒料注，级时发现。当碾磨14次时，粒以从341降个。0.15分维研究叽粒度较人的颗粒优先被粉碎随着，颗粒的微细化。粘均分咿下降，微晶尺寸变小。
结品度降低碾磨粉碎+改变聚内1烯的熔融温度。但使其结晶温度升高；磨盘碾磨不影响，的屈服强度，其冲击强度有轻微下19.
磨盘碾磨对强，性工程塑料尼龙6也具有较高分子量下降和熔融指数，加，同时产生少量凝胶。716与碎灰和，1共仙磨，均分子量下降更快；碾磨也导致，人6结晶结构的破坏，随着碾磨次数的，加，人6微晶尺寸变小，结晶度下降，但磨盘碾磨对，人6的力学性能影响较小，只是在历经多次大于18次碾磨，其屈服强度杨氏模量和断裂伸长率才有轻微下降。当硅灰石与16和共碾磨时，酬灰石的品纳构受破坏，同时还发现酬灰面有接枝聚物，1能是由硅灰石和聚合物承受强大的挤压和剪切力作用时，者产生的自由基偶合的产物，这将有助于改善桂灰石和聚合物之间的相容性1其中经分离得到球磨过程，物料在承受研磨介质冲击的同时，还由于研磨介质的滚动和滑，使颗粒受研磨摩擦剪切等多重作用而被粉碎，而能球磨工艺中，由于磨球的运动速度较大，能使粉末产生塑性变形固态相变，伴随着系列机械力化学效应产生，达到合成新物质的目的28.高能球磨广泛应用于无机材料金属材料的粉碎和机，力化学合成。对聚合物体系也有良好的粉碎混合效果，因此高能球磨技术在聚合物聚合物聚合做陶瓷复合材料的应用越来越广泛。
除僖等迎过振动球，和气流粉碎仲树指产生力化学降能以及粒径尺寸结晶结构等物理化颗粒尺寸约为1601.振磨25后。0 800颗粒几乎全部被粉碎成151的初级粒产；丁12500颗粒被粉碎成04的粒子的松散聚集体。耵只结果明诙35，1处的特征吸收峰随研磨时间延长而减弱直至儿乎消火，明入的结品结构在粉碎过程发生了变化1.的粒径尺寸和光密度随研磨时间延长而减小。他积和，塑剂吸收量随研磨时间延长而增加研磨得到结晶度和玻璃化转变温度较低增，剂吸收*较高的低分子试，流变性质研究明随振磨时间，力口。，白衫化时间缩短。塑化速度和馆化效率提高。塑化能降。加工性质得到人幅度改善。这显然是由于振磨使，0分子量降低颗粒尺寸变小所致，为用力化学制济低分塑高分子44，记理论基础，半结晶性聚合物，人66在高能振动型球磨机研磨2仇得到由众多细小颗粒团聚而成的聚集体，小顿粒的1均尺寸为3，〃随球磨时间延长，粉求形貌从形状不规整的大颗粒结构向片状细小颗粒结构演变，粉体界莫糊，这说叫研磨过程物料经力了多次重复的破裂和冷焊。，801圪，河和3添研宄明，经过球磨后，人66粉体及由其制成的材料的结晶结构和微观结构发生了很大变化，粉末可以在远低于熔融温度的条件下进行热压烧结成型，成型温役1比人66的熔点265低约16，1材料的硬度强度和，性都比传统加工方法袖心1等3研宄了不同结晶形态的聚合物在行星式球磨机和振动球磨机中研磨时的物理和化学性质的变化，发现尤定形的聚苯乙烯和聚乙吵0经球磨后，分子量及分子量分布不变。据此，他们认为，3和，0；在球磨过程不发生分子链断裂，也无聚合反应发生。聚合物的力学性质不同于金属间化合物。聚合物的粘弹性特点使它们不能象金属间化合物那样有效吸收研磨过程产生的机械能；导致金属间化合物原子缺陷所需的能量为1002而，键破溲的能景为328.，01此，在所研宄的球磨条件下键不发生破裂现象射线衍射明，5在球磨过程保持完全无定形结构。但是球磨后15柞品的15实验结采出现两个玻璃化转变温度，个为接近原来的80，另个比原来的高30当加热至200，并在此温度停留几分钟，又恢复原来的玻璃化转变温度报显然。球磨导致物，性质变化。但机理尚不清楚。
用振动球磨机粉碎密役聚乙烯训粒，粒料逐渐变成薄广幻⑴结明正交品咽⑶晶面的衍射峰随球磨时间而减弱，165后，此峰消失；主峰0晶面变宽这可能是由应变和结晶受限引起的，同时出现单斜结晶结构的特征峰，经165研磨，几乎所有的晶型都转变为单斜晶型。为了验证聚合物样品的链长和形状对结构与形态变化高分子量高密度聚乙烯1耵犯粉料和粒料。101粒料球磨后品型转变，仰粒料相似，也获得薄片产物。可以认为，聚合物研磨形成粉粒状时，仅有部分晶型发生转变只有形成片状结构时晶型的转变才*为完全，即结晶结构的转变程度与终端产物的形状有关；分子量对转变几乎没有影响。对所有被研磨物料而言，行星式球磨机比振动球磨机能更快地使物料达到其*终形态结构，即行星式球磨机具有比振动球磨机更高的粉碎效远藤等33研究了纤维状纤维素在不同条件下振动球磨结构与形态的变化，经过6，1研磨，得到而呈下降趋势。吸附在纤维素非晶区的水和有机溶剂对所得粉末的结晶度和粒径有较大影响，真空干燥的样品含水率0.质量分数，以下同得到结晶度低细小的粉末，这可能由于干燥纤维素内在应变，1.导致抵抗机械应力的能力降，同0.纤维索粉末由于水分的存在使粉末团聚的作用减弱；另方面，经空气千燥含水率7的纤维素在1球磨，所得粉末的粒径与真空干燥样品相同，但是粉末如丙酮的纤维素经研磨后所得粉末的粒径更小，而且结晶度也相对较高，在真空干燥纤维素中添加20的丙酮，有效提制备纤维素微粉的效率。
综上所述，聚合物的粉碎和研磨或碾磨是个复杂的物理化学过程，不同的粉碎设备对聚合物施加的作用力形式有所差异，聚合物所产生的结构与形态变化亦4自身的结品形态分，量介质和聚合物的形状有关，即聚合物在粉碎和研磨中产生的结构和形态变化主要取决于所采用的设备和聚合物3结语聚合物固体作粉碎中过程除广颗粒微细化甚至纳米化之外，还伴随着多种力化学效应，如力降解力合成以及结晶结构的转变或消失玻璃化转变温度降等现象。这些效应的有效利用可以改善聚合物的加工性质，提高材料的力学性能，并制备新型高分子材料及纳米复合材料。通过应力场等力化学过程来拧制和改变聚合物的链结构超分子结构和织态结构逐步发城成为通刖高分子村料高性能化和功能化的重要途径。
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