关于高分子力化学反应介绍

[拼音]：gaofenzi lihuaxue fanying

[外文]：mechanochemical reaction of polymers

高分子化合物在外力作用下发生和进行的高分子化学反应。又称聚合物力化学。它不包括由化学能转变成机械能的现象，后者属于化学力学的范畴。

早在100多年前，人们就已应用高分子力化学反应对高分子进行加工改性，如用塑炼使天然生胶发生化学反应，把它由d性体变成可成型的塑性材料，从而兴起了天然橡胶工业。目前，高分子力化学反应在聚合物的粉碎、混合、挤出等加工过程中，起着颇为重要的作用。

高分子的力化学反应可分为两类：一类是在外力作用下高分子链断裂而发生化学反应，包括力降解、力化学交联、力化学合成等；另一类是应力活化聚合物反应。

链断裂生成的自由基与溶剂、自由基受体或氧等反应而使链终止，聚合物的平均分子量降低，分子量分布改变，这种反应叫力降解。它可能发生在固态、粘流态以及聚合物溶液、悬浮液中，如生胶在较低温度下在塑炼机中塑炼，在一定时间内，空气中的氧终止了断链生成的自由基，因而降低生胶的粘度。树脂熔体在挤出机中挤出时，也会发生这种降解。

链中间位置上生成的自由基，若引发或经合并生成横键，则产生交联结构，或者当交联聚合物在力作用下断链后，重新合并或经过交换合并，也会重新生成交联结构。这类结构变化叫力化学交联。它有时与力降解同在一个系统中发生，如橡胶在机械疲劳中的结构变化就可能是这样。利用这类交联可以提高聚合物的耐疲劳能力。

用应力断裂聚合物链生成的自由基来引发的反应。这类反应可在固态、熔体、高d态或溶液、悬浮液中进行，特别可以利用现有的标准加工设备。所用聚合物既可用现有工业产品，也可用废料，如废塑料制品、废轮胎和废纤维等。将废旧聚合物和单体或未使用过的聚合物，加入适当的设备中，都可以制出嵌段或接枝共聚物（见接枝共聚合、嵌段共聚合）。这类产品不仅成本低，而且附带解决了废旧高分子产品的固体污染问题，同时产品还具有良好的综合性能，因此得到广泛的重视。随设备和系统的物理状态不同，加工方法可分粉碎、冷冻粉化、振动研磨、塑炼、挤出、搅拌、超声振动、溶胀等。选择适当的设备、温度、压力、机器转速和环境介质等，是控制反应的主要途径。

当应力尚不够使高分子的化学键断裂而只是加速其化学反应时，这种反应叫应力活化聚合物反应。聚合物在d性变形时，链未断裂以前，其键角、键长发生变化，增加了能量储备，降低了反应活化能，提高了反应速率。例如橡皮的臭氧龟裂（见橡皮龟裂），只有在拉伸时才发生，且裂纹与拉伸方向垂直。这些有方向性的裂纹发展速率，与聚合物的伸长率有关。若无拉伸，即伸长率为零时，橡皮表面臭氧化生成一层臭氧化物后，反应速率渐渐变慢以至停止。

高分子力化学反应的研究发展很快，已成为高分子化学反应中的一个分支。