本文利用磨盘型力化学反应器对被碾磨材料施加强大的剪切、环向应力、挤压、拉伸和摩擦作用，研究聚丙烯碾磨和共碾磨粉碎过程微观形态结构和性能的变化，以及聚合物在碾磨过程中呈现的力化学现象，并将其应用拓展至金属、橡胶等体系，研究碾磨粉碎在聚丙烯／铁超微粉体的制备、高交联密度弹性材料废旧轮胎橡胶(WTR)的超微粉碎，以及PP／Fe，PP／WTR材料的性能与碾磨作用的关系。解决了聚合物／金属复合材料制备过程中，金属填料的分散、混合等问题，实现了废旧橡胶的常温超微粉碎，开发了一种用回收橡胶粒子填充增韧PP的新方法。研究PP／WTR／Fe多孔材料的吸声性能，获得具有低频吸声性能的聚合物基降噪复合材料。 一、采用受阻胺型光稳定剂癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酯)(HALS)作自由基捕捉剂与PP共碾磨，获得碾磨产生力化学自由基的直接证据，解释了PP／HALS共碾磨产生的氮氧自由基的形成过程。采用X-射线衍射研究了聚丙烯碾磨粉碎过程微观结构变化，UHMWPE存在下PP发生晶型转变、结晶度降低和晶粒尺寸减小；弹性材料WTR抑制PP塑性变形，碾磨导致分子堆积有序区域膨胀，晶面间距增大，结晶度下降；刚性材料金属铁与PP产生强烈摩擦，加快晶粒细化，晶格破裂导致非晶化。 二、将磨盘型力化学反应器应用于金属的碾磨粉碎，碾磨25次后，部分铁粒子的尺寸为40—120nm。聚丙烯和铁共碾磨30次后，复合粉体的平均粒径为9.6微米；PP／Fe共碾磨25次后，铁的晶粒尺寸减小为22nm，刚性材料铁对PP的粉碎具有助磨作用。 由共碾磨粉体制得PP／Fe复合材料的冲击强度随碾磨次数增加而增大，碾磨 25次后提高至 4．52kJ／m‘，比碾磨前增加了 68．7O；动态机械热分析（DMTA）研究结果表明复合材料的损耗模量随碾磨次数增加而增大，初步获得表征聚合物／填料共碾磨粉碎一分散作用的方法，为通过碾磨提高聚合物／填料共混材料的阻尼性能提供理论依据。SEM形貌研究结果表明碾磨促进铁粉末在PP基体中的均匀分散。本研究为从大到小比ottom to Up）制备金属微粒分散性良好的聚合物／金属复合材料提供新原理、新方法。 三、本文利用磨盘碾磨成功实现废旧轮胎橡胶（WTR）的常温粉碎。WTR的比表面积随碾磨次数增加而增大，碾磨25次WTR比表面积由0刀073mz／g增大为 7二304 m勺g，表明磨盘碾磨在制备高表面活性的橡胶粉末独具优势。粒度分布和电子显微镜结果表明胶粉的粒径为微米级。DTG1G分析结果表明橡胶的热降解活化能随碾磨次数增加而下降，ESCA分析表明碾磨的力化学效应导致WTR与空气中的氧产生氧化反应。 BET比表面积、粒度分布和SEM分析表明，PP／WTR共碾磨初期主要发生颗粒破裂细化，粉碎作用为主；碾磨后期，碾磨主要起混合作用，碾磨导致复合粉体比表面积下降，碾磨20次后比表面积下降为0．30 inZ哈（碾磨14次的比表面积为 4．16mZ咆＊ PP与 WTR复合形成结合紧密的复合粉体。研究结果表明与共混树脂共碾磨可改善WTR胶粉的分散性。 研究结果表明 PP和 WTR共碾磨有利于改善复合材料的加工流变性能和橡胶粒子在基体树脂 PP中的分散性。添加 15％经过与 PP共碾磨的胶粉制备的复合材料抗冲强度由 3．of kJ／m’增大为 5．sl kJ八研究结果表明共碾磨能更有效地改善PP的韧性。PP／WTR复合材料断面形貌和DMTA研究结果表明，共碾磨能促进胶粉在PP基体中的分散性，提高材料的阻尼因子和抗冲击强度。 XRD研究PP／WTR复合材料存在p一六方晶型的PP，p一晶含量随WTR含量增加而增大，WTR含量为20％、30％、40％的复合材料中PP的p一晶含量分别为8．6％、12．6％J6．9％（占PP全部结晶的百分比）；在同样成型和冷却条件下，加入单独碾磨的WTR得到的复合材料则未出现p一晶，表明p一晶的产生与WTR的形态结构有关，共碾磨导致卜晶的形成。共碾磨导致复合材料微观形态结构变化将为通过力化学过程控制复合材料的形态结构提供实验依据。 摘 要 四、本文利用共碾磨制备的 PP”e和 PP／WTR复合材料具有较高阻尼性能，通过一步法发泡成型的PP／WTMe复合材料是一种具有多孔吸声、阻尼吸声和共振吸声性能的吸声降噪材料，其低频吸声性能和平均吸声系数随碾磨次数增加而有较大幅度提高。