针状、片状等晶体形态不佳的化工固体产品常存在堆密度低、流动差等问题,影响产品的后处理加工性能和产品质量。由于结晶过程中晶体生长和粒子聚结过程复杂,很难通过经验性的控制实现产品形态的优化。针对这个难题,本文从结晶过程控制和分子间相互作用的角度,揭示了溶剂、添加剂和结晶操作参数对成核、晶体生长和聚结的影响机制,实现了对不同物系的晶体和颗粒形态调控。加巴喷丁(GBP)是一种重要的新型抗癫痫类药物,但常规结晶生产中往往得到片状晶习,导致产品堆密度低、流动性差,且储存过程中特别容易结块,严重影响药品的稳定性和疗效。本文首先测定了GBP在醇-水体系中的溶解度及其三元相图,发现溶解度存在极值,通过分子模拟揭示了分子缔合是导致溶解度极值现象的原因。同时,实验结果表明,随水含量增加,GBP由无水物转化为水合物。通过建立转化温度和临界水活度的关联模型,本文实现了对GBP无水物和水合物稳定性的预测。进一步研究发现,GBP的片状晶习源自一水合物,通过调控温度和溶剂组成,成功制备了单一的GBP无水物棒状晶体,使晶习得到了有效控制。DL-蛋氨酸是重要的饲料添加剂,国产DL-蛋氨酸晶体产品一般为针状或长片状,导致产品堆密度、流动性、分散性与国外产品存在显著差异。本文通过大量实验筛选,在小分子、无机盐、表面活性剂和水溶性聚合物四类添加剂中筛选得到5种添加剂,能使晶体改变为棒状或短片状,有效提高堆密度。其中,对纤维素衍生物类添加剂的影响研究表明,该添加剂的加入可以延长DL-蛋氨酸晶体成核诱导期并抑制晶型转化;分子模拟结果发现该添加剂对蛋氨酸的晶面具有选择性吸附作用,单晶生长研究也表明该添加剂能有效抑制晶体长端生长,从而减小晶体长径比,提高产品粉体性质。在溶液结晶中,利用球形聚结可以有效改善针状晶体的产品性能(后处理和后加工性能等)。本文以针状苯甲酸晶体作为研究对象,首先建立和验证了苯甲酸在乙醇-水体系的溶质浓度与红外光谱之间的校正模型;然后运用在线红外监测溶析结晶过程,研究发现水含量、溶析结晶方式是影响晶体长径比和粒度的关键因素。通过球形聚结研究,提出了一种通过控制水含量和晶种粒度使苯甲酸晶体聚结成球的方法,成功制备了球形度好的密实球晶。碳酸锂也是一种重要的精神疾病类用药,但常制备出针状或片状晶体不利于压片,制剂性能差。本文研究了温度,过饱和度和添加剂对碳酸锂晶体成核、生长和聚结的影响。研究发现聚马来酸作用下的片状晶体小角度分枝生长成球的现象,磷酸盐类添加剂有明显的抑制成核和诱导分枝生长的作用并促进了核-壳结构球晶的形成。基于过程研究提出了不同结晶条件下的两种核-壳结构球晶演化模型,揭示了通过纳米粒子聚结主导形成核结构和分枝生长主导形成壳结构的球晶形成机理,实现了具有不同结构和粒度的碳酸锂球晶的可控制备,有效提高了产品的制剂性能。本文通过理论和实验研究,显著改善了四种产品在溶液结晶中的晶体和颗粒形态,为相关产品的固体形态优化提供了理论基础和技术支撑。