成核剂的简介

成核剂是指能够改变部分结晶行为，提高制品透明度、刚性、表面光泽、抗冲击韧性和热变形温度，缩短制品成型周期，提高制品加工和应用性能的功能型化学助剂。成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。

成核剂作为聚合物的改性助剂，其作用机理主要是：在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核，聚合物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高产品的刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性，抑制光散射，改善透明性和表面光泽及聚合物的物理机械性能(如刚度、模量)，缩短加工周期等。而作为成核剂中重要的一类，透明剂的主要作用则是改善聚合物光学效果。成核剂主要可分为无机成核剂、有机成核剂和高分子成核剂。此外，将PP中的α-晶型转变为β-晶型的转晶剂，通常也被归纳在成核剂中。

无机成核剂

主要有滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母等。这些是最早开发的价格便宜且实用的成核剂，但由于透明性和表面光泽度差.限制了其在高性能材料中的应用。后来发展起来的稀土金属类(如镧)化合物，具有独特的功能，作为PP晶型改性剂有其特殊的功能.同时亦可制成发光塑料等。

有机成核剂

有机成核剂克服了无机成核剂透明性和光泽度差的问题，并能显著提高产品的加工性能。它们一般是低分子量的有机化合物，主要有脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐和木质酸及其衍生物类、苯甲酸钠和双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝等。这类传统的成核剂.虽然能改善PP性能。但效果并不理想，因为价格低廉，目前仍在一些场合使用。芳香族和脂肪族及其盐类成核剂价格便宜，且有提高聚烯烃制品的刚度和热变形温度等功效.但是由于其与聚合物树脂相容性差，使聚烯烃制品的许多性质得不到发挥，一般限用于注塑成型制品和压延制品。

与其他有机成核剂相比，有机磷酸盐类化合物所改性的制品透明性、刚性、表面硬度和热变形温度均有较大幅度提高，而且热稳定好，在高温条件下，不影响聚合物制品的其他性能，但分散性差是此类成核剂的主要缺陷。尽管此类成核剂较贵，但它具有无法比拟的使用性能，仍被广泛应用于与食品接触的包装材料中。山梨醇类成核剂对制品的透明性、表面光泽度、刚性及其他热力学性能均有显著的改善效果，而且与PP有较好的相容性。

不同成核剂的成核速度是不同的，因此，使产品在性能上的提高也有差异。此外，不恰当使用成核剂也会引起树脂在其他方面的缺陷，如大量使用山梨醇苄叉衍生物，会造成少量未熔化的透明剂以白点出现在制品中，影响制品的美观。

β晶型成核剂

使用品形改质剂可以调节树脂的结晶行为，改变在聚合物中不同晶型的比例，用β晶型成核剂对PP进行改性.是提高PP性能的一种简单而有效的方法。

PP的晶体形态有：α、β、γ、δ和拟六方态5种。其中以α和β较为常见。商品PP中主要是含有最稳定的α晶型，β晶型要在特定条件下才易生成。由于后者要在特定条件下才能生成，添加成核剂，诱发PP的β结晶是唯一可生产商品化β晶PP的途径。添加不同的成核剂，可以达到不同的结晶要求。例如α成核剂的加入能细化晶形尺寸、增大结晶度、提高透明性和缩短成型周期，如增强PP的拉伸性和刚度； 结晶型态可增强PP的缺口冲击强度及热变形温度。成核剂的加入能显著提高材料的韧性。将晶型改质剂加入到PP、PE、聚酰胺、聚酯、聚醚等结晶性聚合物中，可以改变树脂的结晶行为，加快结晶速度，增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，缩短成型周期，全面或部分提高制品透明性、表面光泽、拉伸强度、刚性、热变形温度等物理机械性能。

β-PP在加热和变形过程中，能转化成 晶型，α-PP的熔融范围在155～169℃。若加热温度低于此范围，样品中α晶体未能全部熔化，则冷却时，残留的α晶体即使微量，也明显制约β晶型的形成。另外研究表明，在PP中加入两种成核剂(α和β晶型)，皆使结晶向高温偏移，而且结晶速度较空白有所提高，α成核PP在熔融过程中，除了出现α熔融峰外，还出现明显的β熔融峰，说明已有相当部分的晶型发生了变化。添加β晶型的特效成核剂，是获得较高含量/beta晶型PP的可行途径，与通常的诱导α晶型的成核剂相比，β型成核剂具有明显的特异性，而目前合成的一种镧的配合物，它不仅具有很高的成核效果，而且成本低，可得到广泛的应用，是一种新型的PP β晶型成核剂。