(1)高分子聚合。机械力化学在高分子聚合中可代替引发剂引发聚合反应。一般的高分子聚合中往往要加入引发剂,作用是在外因作用下首先发生分解或氧化还原产生自由基或正负离子,引发单体聚合。Oprea等用实验证实不用任何引发剂或催化剂,就可以用振动磨将丙烯腈单体制得聚丙烯腈高聚物。主要原因是在机械力及单体的腐蚀作用下,设备表面的金属产生活化作用并产生金属细末,参与聚合物的合成;另一方面金属活化过程中产生激发电子,使得已被振动磨部分活化的聚丙烯腈生成自由基和负离子,可引发其他丙烯腈高分子的聚合。
(2)高分子缩合。高聚物在机械力作用下,键可发生断裂,生成大分子自由基,这时若遇合适的小分子,可发生高分子缩聚。Christofor Simionescu等用超声波使聚对苯二甲酸乙二酯和乙二胺通过机械力化学缩聚形成聚酯-聚酰胺碎片,然后与三价V3+作用,形成以三价钒为中心的复合物。
(3)高聚物接枝。现代新技术的发展对高分子材料提出了更高的要求,如耐高温、导热导电、防辐射、具有铁磁性等,解决这一问题的方法之一就是在高分子中引入无机物。把无机材料和高聚物一起研磨,通过机械力化学作用,高分子聚合物可发生裂解、环化、离子化、异构化等化学变化,无机材料表面产生晶格畸变和缺陷,表面自由能增大,引起化合键断裂和重组,可以在新鲜断裂表面出现不饱和键和带正电和负电的结构单元,这样聚合物链键断裂产生的游离基或正负离子遇到无机材料经机械力活化产生的新鲜表面,就可能形成接枝高聚物。
无机材料的高聚物接枝改性方法有两种:一种是将无机材料与聚苯乙烯、聚丙烯等高聚物一起研磨;一种是将无机材料与单体研磨共聚,如在苯乙烯单体中研磨碳酸钙。这两种方法都能得到疏水性极好的无机粉体,在涂料与塑料工业中得到广泛应用,效果良好。
3.4有毒废物降解
采用机械力化学方法处理有毒废物,有可能开发出在常温、常压下处理剧毒物的新方法,使有毒废弃物能就地得到及时有效处理,避免其长期堆放污染环境。如难处理的有机氯合物,如PVC、多氯联苯、DDT等。机械力化学法不仅可破坏它们的结构,还可诱发它们和CaO或其他合适的反应剂之间的化学反应,形成无毒的无机氯化物。许多塑料制品经机械力化学处理后,发生机械力化学分解,聚合度可下降80%。通过高能量机械力的作用还可破坏蛋白质的高分子结构,从而使它能从废液中较快地沉降下来,便于焚烧处理。用机械力化学法处理含镉废水可使镉的还原速率加快数倍。
4 展望
机械力化学理论的提出已有数十年时间了,但由于实验条件的不可比性,使得难以归纳总结上升到更高的理论层次;另外,人们的工作多限于针对某一现象或某一应用课题的研究,却少有关于各种机械力化学现象背后普遍规律的探讨;机械力化学法通常需要长时间的机械处理,能量消耗大,研磨介质的磨损,还会造成对物料的污染。因此,设计新的高效机械活化设备,以最小的能耗获得最大活化效果也是值得研究的课题。可以预见,随着研究的深入,机械力化学将具有广阔的工业应用前景。
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