塑料是指以高分子量的合成樹脂/石油為主要組分,，加入適當(dāng)添加劑,，如增塑劑,、穩(wěn)定劑,、抗氧化劑,、阻燃劑,、潤滑劑、著色劑等,，經(jīng)加工成型的塑性（柔韌性）材料,，或固化交聯(lián)形成的剛性材料。塑料最早來自于1850年代的英國,，自從被開發(fā)以來,，廣泛應(yīng)用于日常生活中的各個(gè)方面。

塑料材料無論是在生產(chǎn)的過程中或最終的成品都需要進(jìn)行一系列復(fù)雜的測(cè)試,。為了確定材料是否適用于特定工藝,，需要對(duì)塑料的原材料或半成品進(jìn)行各種測(cè)試。測(cè)試塑料的特性包括擠出行為（熔融指數(shù)：MFR,、MVR）,，或通過差示掃描量熱法（DSC）或熱機(jī)械分析法（TMA）測(cè)試熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變。另外還需要對(duì)塑料進(jìn)行成分檢測(cè),，確保材料符合相關(guān)的規(guī)范,，如 PET 瓶中的銻和乙醛或 PVC 薄膜中的增塑劑，常見的測(cè)試方法包括XRF,、AAS,、ICP-OES/MS、GC等。

01 塑料特性

為確保分析結(jié)果的可靠性,、可重復(fù)性和具有代表性,，必須獲得充分混合均質(zhì)的待檢測(cè)樣品。這就需要對(duì)塑料進(jìn)行充分的破碎,，獲得后續(xù)分析所需的粉碎粒度的粉末樣品,。

塑料作為一種高分子材料，因以下這些特性,，難以研磨成極細(xì)的粉末,。

1. 高分子結(jié)構(gòu)的韌性

塑料由高分子聚合物構(gòu)成(如聚乙烯、聚丙烯等),，分子鏈長且相互纏繞,，具有高彈性和韌性。普通研磨過程中,，外力難以切斷分子鏈,，導(dǎo)致顆粒易變形而非破碎，難以形成細(xì)微粉末,。

2. 熱軟化與粘彈性

摩擦生熱：研磨時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,，塑料導(dǎo)熱性差，局部溫度升高后易軟化甚至熔融,，導(dǎo)致顆粒粘連團(tuán)聚,，無法細(xì)化。

粘彈性行為：塑料在受力時(shí)表現(xiàn)出 “彈 - 塑性” 變形,，而非脆性斷裂,，進(jìn)一步阻礙粉末形成。

3. 表面特性與靜電吸附

低表面能：塑料表面光滑,，顆粒間摩擦力小,，易滑動(dòng)團(tuán)聚。

靜電積累：研磨中摩擦產(chǎn)生靜電,，導(dǎo)致顆粒相互吸附,，形成更大的團(tuán)聚體。

4. 不同塑料類型的差異

熱塑性塑料(如 PE,、PP)：加熱易軟化,，研磨困難。

熱固性塑料(如環(huán)氧樹脂)：固化后脆性較高,，相對(duì)易研磨,，但仍需特殊設(shè)備。

彈性體(如橡膠)：高彈性使其更難破碎,。

為了獲得所需粒度的塑料粉末樣品,，常見的制樣方法有：

1）冷凍研磨：通過液氮等冷卻塑料，使其脆化后研磨。

2）氣流粉碎：利用高速氣流沖擊顆粒,，在低溫下實(shí)現(xiàn)破碎。

3）化學(xué)預(yù)處理：添加助劑降低分子量或改善流動(dòng)性,。



02 全自動(dòng)冷凍研磨儀CryoMill

萊馳專業(yè)從事固體樣品前處理暨粉碎,、研磨、篩分,、輔助儀器的研究開發(fā)及生產(chǎn),，是實(shí)驗(yàn)室固體樣品前處理與研磨粉碎篩分設(shè)備的生產(chǎn)廠家。萊馳為冷凍研磨提供了一些列性能優(yōu)異,、品質(zhì)可靠的研磨設(shè)備,，在該領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，累積了豐富詳實(shí)的做樣報(bào)告和應(yīng)用案例,。

萊馳產(chǎn)品家族里可用于冷凍研磨的設(shè)備有超離心研磨儀,，刀式研磨儀、臼式研磨儀和冷凍混合球磨儀等,，其中全自動(dòng)冷凍研磨儀CryoMill特別適合應(yīng)用于塑料材料的冷凍精細(xì)化研磨,。

CryoMill是一款專門通過用液氮冷卻來成功處理熱敏和彈性物質(zhì)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室球磨儀。Cryomill有一個(gè)集成的冷卻系統(tǒng),，在研磨過程之前和期間用液氮不斷地冷卻研磨罐,。液氮是由一個(gè)自動(dòng)填充系統(tǒng)持續(xù)提供的，其液氮量精確到使溫度保持在-196 ℃,。用戶不會(huì)直接接觸到液氮,，這確保了高度的操作安全性。CryoMill的多功能性(低溫,，但也可在室溫下進(jìn)行濕法和干法研磨)使其成為樣品量不超過20毫升的理想研磨儀,。

為了保證操作的安全性和舒適性，萊馳提供了一套液氮自動(dòng)填充系統(tǒng),，該系統(tǒng)包括50升的液氮罐,，在低溫研磨應(yīng)用中可提供約5小時(shí)的冷卻。也可以使用帶安全閥的連接管,，將現(xiàn)有的液氮罐連接到研磨儀上,。

此外，CryoMill還能提供強(qiáng)大的沖擊能量,，研磨罐在水平位置進(jìn)行徑向振蕩,，最高可達(dá)30Hz的振蕩頻率。研磨球的慣性使其以高能量沖擊罐體兩端的樣品材料并將其粉碎,。

03 應(yīng)用案例

1.塑料顆?；旌衔?/strong>

進(jìn)樣尺寸：0-5 mm

進(jìn)樣量：8 g

研磨套件：50 ml不銹鋼研磨罐+1顆φ25 mm不銹鋼研磨球

研磨參數(shù)：機(jī)器頻率25 Hz，10 min預(yù)冷，5 min研磨


研磨結(jié)果

最終出樣尺寸：D90＜500 μm


2.PP顆粒

該制樣目的用于核磁共振波譜檢測(cè),，定量測(cè)定樣品中可降解成分,。

（1）粗研磨

使用儀器：超離心研磨儀ZM300

進(jìn)樣尺寸：5 mm

進(jìn)樣量：50 g

研磨套件：12齒不銹鋼轉(zhuǎn)刀+1.5 mm篩孔環(huán)篩

研磨參數(shù)：18000 rpm，2 min

研磨結(jié)果

出樣尺寸：D90＜1 mm

（2）粗研磨

使用設(shè)備：CryoMill

進(jìn)樣尺寸：1 mm

進(jìn)樣量：5 g

研磨套件：50 ml不銹鋼研磨罐+1顆φ25 mm不銹鋼研磨球

研磨參數(shù)：機(jī)器頻率25 Hz,，10 min預(yù)冷,；2  min研磨+1 min停機(jī)，3個(gè)循環(huán),，共8 min


研磨結(jié)果

最終出樣效果：D90＜20 μm


3.EVA薄片

制樣目的用于索氏提取,。

進(jìn)樣尺寸：0-10 mm

進(jìn)樣量：3 g

研磨套件：步驟A：35 ml不銹鋼研磨罐+1顆φ20  mm不銹鋼研磨球

步驟B：35 ml不銹鋼研磨罐+9顆φ10 mm不銹鋼研磨球

研磨參數(shù)：機(jī)器頻率25 Hz，步驟A研磨5 min,，步驟B研磨10 min

研磨結(jié)果

最終出樣尺寸：D90＜200 μm