中国塑料塑料与环境常温下聚合物冲击粉碎机理的试验研究及其应用李慧。马正先济南大学机电系，山东济南250022乙烯在常温下进行机械粉碎的可能性与经济性为常温下粉碎聚乙烯提供了种新的方法。

　　粉碎是废旧朔料，收的种之有效的方法。山于大多数聚合物具有热软化特性，致使聚合物的粉碎大都在低温下进行，系统复杂，成本高。能否采用简单低生产成本的方式完成这使命呢，通过对聚介物性能特别是力学性能的分析，我们试想采用冲击粉碎的方法来实现聚合物的粉碎。

　　冲山粉碎是高速负载作用的力学现象，而在冲击作用下聚合物的断裂机理是复杂的，目前可供参考研，是十分必要和现实的。

　　1聚合物的断裂特性聚合物的性能主要取决于固态聚合物的化学结丰每其力学性能取决于内聚力化学键力和分子间的作用力。而分子链的长度有限，材料结构中总是或多或少地存在打缺陷，施乃后总会每些分子链先断裂，这就使得应力集中于已减少了的化学键上，剩余的键就会急剧断裂。除了化学结构因素之外，固态高聚物的力学性能还取决于外部环境如温度时间环境气体和液体以及湿度等和负载类型如恒定力负载和恒定变形负载恒应力和恒应变负载变应力的速率变化以，各种聚合物及其复合材料对冲击速度的敏感性有差异，韧性材料随着应变速率的提高将会由塑性断裂转变为脆性断裂。即使在相同的冲击能量下，高的冲击速度易于使脆性材料断裂。材料的冲击试验明冲击无缺口的聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯的试样呈现脆性断裂；而高密度聚乙烯聚丙烯人胳等，在常温下有缺口时才会呈现脆性断裂。高分子材料由于温度下降和变形速率加快，会从塑性断裂转变为脆性断裂，这也正是目前普遍采用冷冻低温方法进行塑料橡胶等高分子村料粉碎的主要原因2机械冲击粉碎机理的探讨自，1进1出理论问叶以来。人们普遍认识到，包含大量缺陷分布的物料的断裂破坏过程远比理论上所能建立的力学过程复杂。因此，从本质上认识物料冲击粉碎的机理，除宏观上研究物料的力学性能外，微观方面的研究也是必不可少的。从微观的角度研究颗粒中裂纹的发生发展聚集的过程，能够更明确地了解物料累进断裂的本质。

　　等人己证实颗粒在几次冲小后发生脆性断裂而PET需要多次冲击发生塑性断裂。冲击式粉碎机其它粉磨技术相比你山子它施力迅速物料变形小且具有较高的应力集中，即高速冲击产生较高的应力和较小的变形，可以粉碎聚合物等软质物料。

　　冲击载荷条件下，聚合物的变形机理有着明显的区别。18，认为拉伸强度是颗粒断裂的决定性因素。，18则明冲击和压缩实际上是相同的施力模式，只是施力速度不同。的报告认为冲击证实在冲击粉磨条件。和1发卞叫忭断裂；并指出了温度对粉碎的影响冲击粉磨条件下，在，时出脆塑转换较低温度下为脆性模性和塑忭断裂都会发十，以宄主要从断裂力学的角度对粉碎的微观力学机理进行分析，尚未考虑颗粒在疲劳作用下的破坏机理和粉碎后颗粒间的相互作用，这有待于今后进木试验以高密度聚乙烯为粉碎对象，其特性与述聚合物材料有类似之处，因此，从以上理论分析可以看出，常温下采用机械冲击的方法粉碎聚乙烯应该是可行的。这点也被我们的试验所证实。

　　3冲击式粉碎机主要参数的影响机械冲击粉碎的主要作机即。迎过，速转子使物料颗粒之间或物料与冲击元件及器壁之间高速撞击而使物料粉碎，达到粒度减小之的而冲击式粉碎机的粉碎效果小要取决朽中击速度和冲办频率等。

　　3.1冲击速度的影响当村料应力达到其临界应力时，村料才开始破坏碰撞后物料中的应力分布与冲击速度有关。1959年只试应用赫兹理论给出了相互碰撞球体接触点的*大旧应力比Ir相付边动速度n.r2碰杯！部位的曲率半径在材料常数定时，*大正应力正比于冲击速度动能，在冲击过程中，这能量转变为颗粒破裂的拉伸应力和压应力。

　　从能耗的州度来打。并不是冲击速度越大越好。实骀提明+同物料以及+同粒度的同物料都有个*佳的冲击速度，在该速度下，能量的利用率*。当速度大于该值时，可以得到更细微的产品，但能量的利用中降低如对玻璃球和心灰进丁违，心粉碎试验所得结果证实了该结论。

　　两物体发生弹性碰撞时的能试近似地由下式分由上式可知，碰撞后弹性变形能的分配受泊松比体硬度也较大，因而，打击部件和壁板般采用较大的硬质金制造。这样可以使物料分到较多的能玷以分析对对心碰撞是准确的。也可以，叫子偏心不太人的碰撞。

　　颗粒冲击粉碎的能耗随冲击速度的增加而增加，与冲击频率有关，13，962曾证明较高的冲击频率可以弥补低的颗粒冲击速度机械冲击式粉碎机上的周边线速度般在40 12的范1；内，普通钢的，役限制其周边线速度不能超过1508.提商冲击机，设有两种方式是从材料入手，采用低密度高强度的新材料制造粉碎机用双转子结构，两个转子运动方向相反，从而提高对物料冲击的相对运动速度。

　　3.2尺寸效应，般而，随着颗粒粒径的减小，颗粒的强度，大，颗粒内所含有的晶格缺陷和裂隙也逐渐减少，颗粒兰转为塑性破坏为主。因而颗粒越小，冲击粉碎所需性碰撞时将定尺寸的颗粒破裂所需的冲击速度为根据3式兑破碎100，〃的硼砘玻璃要的冲占速吱为2251尺寸的心处石灰石任膏分，为3.3颗粒的运动行程我们把颗粒被转子冲击后再打击到定子这路径冲击元件冲击前所经过的路程称为平均自由行程入；将具有某初速度的颗粒在静态流中飞行到它停止时所经过的路程称为抛落行程以。颗粒要想获得冲击，其抛落行程应该比平均自由行程大得多。任意部件间的平均自由行程依赖于冲击断面体积浓度和速度分布。假设颗粒速度分布为波尔兹曼麦科斯韦分布，且颗粒为等尺寸的球形颗粒，则平均自由行程为G体积浓度x颗粒粒径粒的平均自由行程为1.00.51.假设具有定初但是颗粒粉碎所吸收的能量不仅取决于冲击速度，还速度的颗粒在气中的流动符合3士8力定律，则办可由下式计算vo颗粒冲市后获得的初速投170可由下式得出I颗粒旋转半径⑴颗粒旋转角速度3.4攻角用冲击式粉碎机进行超细粉碎时，颗粒的破坏不仅和冲击速度有关，还和攻角有关。攻角是指入射物料运动轨迹的切线方向和冲击部件面切线方向的夹角。当攻角为90时，对脆性物料冲击破坏程度*大，当攻角为2030时，塑性材料的破坏程度*大。同时，冲击转子打击物的形状和大小物料的填充率等对粉碎效果也有影响。

　　4试验对象与试验条件41试验对象试验对象为密度聚乙烯色粉末密度为0.92，3，具有高温软化特性。物料粒度为+2，目，经筛分分析明*大颗粒约5，1左右，约40大，10同。大部分小亍3说明其粒度分布较宽，粗细分明，4.2试验目的对给定的物料粒度能粉碎到95小于40目450，以，加聚乙烯粉末的比面积，满足塑料合成的需耍。并依此说明在常温下机械冲占式粉碎机对聚乙烯粉碎的可能性。

　　4.3试验条件该试验采用了自行设计的河250机械冲击式粉碎分级机，试验用设浴的结构与原理该设备由粉碎和分级两人部分所纟成，粉碎部分由装存锤头的圆盘和安装在圆盘上的定子板所组成粉碎圆盘边缘线速度为50 12.1分级部分山离心转1分级机构成，分级机转，为31.物，由加料喂入粉碎室，受到粉碎圆盘上锤头的高速冲击作用而粉碎，同时物料颗粒之间也能产生强烈的剪切作用而粉碎；被粉碎的颗粒随气流上升至分级室，在这里，转子的高速旋转在叶片之间形成广较强的离心场，细小的颗粒所受离心力较小，随气流排出机外而被捕集为成品，粗大的颗粒在离心力的作用下被甩向器壁，沿锥形筒壁重新落入粉碎室进行再次粉碎并重复以上过程，直至粉碎到要求粒度为止，5试验结果分析经多次试验明付于给定的物料来说。在粉碎盘转速为400，分级机转速为30，风量为1 0001的条件下，粉碎成品粒度为98通过40 1.产量为12无热软化现象发生，达到了预期的要求，并经试验验证吨屯耗约831评通过试验探索和对试验结果的分析可知，在常温下利用机械冲七式粉碎机粉碎聚乙烯不又可，而几可以简化系统，降低成本。在实验室试验的基础上，可以改用大型设备用于工业生产人1600，装机功1000，装机功率120，与试验相同细度时的产量可达500涂佩弘。塑料件的失效肘。北京国防工业出版社。1998.