成核透明剂 成核剂的作用

一个

什么是成核剂？

成核剂是一种适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料的新型功能助剂。通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速度，增加结晶密度，使晶粒细化，从而缩短成型周期，提高制品的透明度、表面光泽度、拉伸强度、刚性、热变形温度、抗冲击性能、抗蠕变性等物理机械性能。

2

成核剂的作用机理

聚合物中的杂质对结晶过程影响很大，有的阻碍结晶，有的促进结晶。这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起到晶核的作用，成核剂正是这类能促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂可以加快结晶速度，形成细小致密的球晶，使分子链在较高温度下结晶速度快，球晶可以规则生长，数量多，尺寸小。

三

成核剂的分类

α晶体成核剂:

主要提高产品的透明度、表面光泽度、刚性和热变形温度，也被称为透明剂、抗反射剂和硬化剂。主要包括二甘醇(dbs)及其衍生物、芳香族磷酸盐、取代苯甲酸盐等。，尤其是dbs成核透明剂。根据结构，α晶体成核剂可分为无机、有机和聚合物。

无机类

无机成核剂主要包括滑石粉、氧化钙、炭黑、碳酸钙、云母、无机颜料、高岭土和催化剂残渣。这些是最早开发出来的廉价实用的成核剂，研究和应用最多的是滑石粉、云母等。

有机类

羧酸类金属盐:如琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、己二酸铝、苯甲酸叔丁酯铝(Al-PTB-BA)、苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂、肉桂酸钠、β-萘酸钠等。其中，碱金属或铝的苯甲酸盐、铝的叔丁基苯甲酸盐等。具有良好的效果和长期的使用历史，但是它们的透明度较差。

磷酸盐金属盐:有机磷酸盐主要包括磷酸盐金属盐、磷酸盐碱性金属化合物及其化合物。例如2，2’-亚甲基双(4，6-叔丁基苯酚)膦铝盐(NA-21)。这种成核剂的特点是透明性、刚性和结晶速度好，但分散性差。

山梨醇的苄叉衍生物:能明显提高产品的透明度、表面光泽、刚性等热力学性能，与PP相容性好，是目前正在深入研究的一种透明成核剂。性能好，价格低，已成为国内外发展最活跃、品种最多、产销量最大的一种成核剂。主要有二亚苄基山梨糖醇(DBS)、双(对甲基亚苄基)山梨糖醇(P-M-DBS)和双(对氯取代亚苄基)山梨糖醇(P-Cl-DBS)。

高熔点聚合物成核剂:目前主要有聚乙烯环己烷、聚乙烯戊烷、乙烯/丙烯酸酯共聚物等。与聚烯烃树脂相容性差，分散性好。

β晶体成核剂:

目的是获得高β晶含量的聚丙烯产品。优点是提高了产品的抗冲击性能，但不降低甚至不提高产品的热变形温度，这样就可以兼顾抗冲击性能和热变形抗力这两个矛盾的方面。

一类是少数具有准平面结构的稠环化合物。

另一种由一些二元羧酸和元素周期表中IIA族金属的氧化物、氢氧化物和盐组成。它可以通过改变聚合物中不同晶型的比例来改性PP。

四

成核剂对聚丙烯产品的影响

五

用于PP透明成核剂的例子

无机物:透明成核剂，如滑石粉、二氧化硅、云母等。便宜且容易获得。少量可以提高产品的透明性，但在PP中难以分散，对光有屏蔽作用。用量过多会影响产品的透明度。

这类成核剂的成核机理:当PP从熔体中结晶出来时，成核剂表面与作为电子给体的PP的甲基形成氢键，PP片晶的分子链在成核剂表面生长，在PP熔体表面和成核剂之间形成穿晶区。x射线衍射研究表明，PP的α轴沿晶体生长方向取向，B轴与成核剂的C轴一致。成核剂的晶胞结构与PP一致。

通过等规聚丙烯/滑石粉体系的动态结晶研究，发现滑石粉是一种高效的成核剂。随着成核剂用量的增加，成核效率和结晶温度增加，但在高冷却速率下成核效率下降。

有机物:成核剂如芳基磷酸酯即使在低剂量下也能明显提高成核PP的结晶峰温度，但在高剂量下结晶峰温度变化不明显。成核剂的加入可以改善PP的晶体结构，减少PP链段的重排，增加产品在高温下的尺寸稳定性，扩大产品的应用范围。

科学家发现，当成核剂的用量从0增加到0.8%(质量分数，下同)时，成核后PP的拉伸强度和弯曲强度提高了15%，弹性模量提高了35%，结晶峰温度提高了10℃。然而，当成核剂用量超过0.2%时，结晶峰温度变化不大。体系中的晶核密度提高了106倍，力学性能随着成核剂用量的增加而提高，与晶核密度的对数成线性关系。

有机物:聚合物成核剂的本质是一些高熔点的聚合物，主要是聚乙烯基环烷烃类化合物，主要品种有聚乙烯基环丁烷、聚乙烯基环己烷、聚乙烯基环戊烷、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚-3-甲基-1-丁烯等。

将一系列聚合物作为成核剂添加到等规聚丙烯中，发现聚环戊烯的效果最好，其成核效果优于典型的有机成核剂。随着聚环戊烯的加入，PP的结晶温度和结晶度提高，结晶速率加快，球晶体积明显减小，透明性显著提高。发现成核剂不一定以固体形式存在于基体中，成核剂与基体的相互作用对提高成核效率有很大影响。

文章来源:绿色苏通