成核劑的類別

  成核劑作為聚合物的改性助劑，其作用機理主要是：在熔融狀態下,由于成核劑提供所需的晶核，聚合物由原來的均相成核轉變成異相成核，從而加速了結晶速度，使晶粒結構細化，并有利于提高產品的剛性，縮短成型周期，保持產品的尺寸穩定性，抑制光散射，改善透明性和表面光澤及聚合物的物理機械性能(如剛度、模量)，縮短加工周期等。而作為成核劑中重要的一類，透明劑的主要作用則是改善聚合物光學效果。我國對成核劑的研究、開發始于20世紀80年代，種類很多，現在實用且價格便宜和商品化的成核劑主要可分為無機成核劑、有機成核劑和高分子成核劑。此外，將PP中的α-晶型轉變為β-晶型的轉晶劑，通常也被歸納在成核劑中。

  無機成核劑

  主要有滑石粉、碳酸鈣、二氧化硅、明礬、二氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂、炭黑、云母等。這些是早開發的價格便宜且實用的成核劑，但由于透明性和表面光澤度差.限制了其在高性能材料中的應用。后來發展起來的稀土金屬類(如鑭)化合物，具有獨特的功能，作為PP晶型改性劑有其特殊的功能.同時亦可制成發光塑料等。

  有機成核劑

  有機成核劑克服了無機成核劑透明性和光澤度差的問題，并能提高產品的加工性能。它們一般是低分子量的有機化合物，主要有脂肪羧酸金屬化合物、山梨醇芐叉衍生物、芳香族羧酸金屬化合物、有機磷酸鹽和木質酸及其衍生物類、苯甲酸鈉和雙(對叔丁基苯甲酸)羧基鋁等。這類傳統的成核劑.雖然能改善PP性能.但效果并不理想，因為價格低廉，目前仍在一些場合使用。芳香族和脂肪族及其鹽類成核劑價格便宜，且有提高聚烯烴制品的剛度和熱變形溫度等功效.但是由于其與聚合物樹脂相容性差，使聚烯烴制品的許多性質得不到發揮，一般限用于注塑成型制品和壓延制品。

  與其他有機成核劑相比，有機磷酸鹽類化合物所改性的制品透明性、剛性、表面硬度和熱變形溫度均有較大幅度提高，而且熱穩定好，在高溫條件下.不影響聚合物制品的其他性能，但分散性差是此類成核劑的主要缺陷。盡管此類成核劑較貴，但它具有無法比擬的使用性能，仍被應用于與食品接觸的包裝材料中。山梨醇類成核劑對制品的透明性、表面光澤度、剛性及其他熱力學性能均有改善效果，而且與PP有較好的相容性，是目前正在進行深入研究的一類透明成核劑。其性能好、價低，已成為國內外開發為活躍、品種多、產銷量大的一類PP成核劑。該類成核劑有三代產品：

  一代是無取代基的二叉芐山梨醇(DBS)，如新日本理化公司的Gelalld和美國的Milliken公司的Millad3905等，國內目前也有多家工廠生產。用DBS改性的PP透明性、表面光澤度及物理機械性能均良好。目前用于醫藥行業。但它的耐熱性較差，在較高溫度下會散發臭味，這就限制了其使用范圍。

  二代產品是在一代基礎上引入取代基團.取代基可以是烷基、烷氧基和鹵素等，其數目可以是1、2、3個取代基，取代基可以相同也可以不同。其品種如日本EC化學的EC-4.美國Milliken的Millad3940，日本東業公司的NC-4等。

  三代山梨醇成核劑產品的典型是美國Milliken公司的Mi11ad3988，它能改善PP產品的透明性，適應于各種加工工藝，且沒有特殊氣味和無毒?，F在已通過了美國FDA認證，改性后的產品主要用于食品容器、貯藏容積、飲料瓶、包裝膜等材料領域。

  此外，目前又開發了松香類成核劑，這是一種新型聚烯烴成核劑.成核效率高，能大幅度改善結晶聚烯烴樹脂的性能。松香類成核劑的用量通常占聚烯烴樹脂質量的0.05%～0.8%。國內產品的各項技術指標已達到或接近國外同類產品水平。在使用松香類成核劑的聚烯烴中，同時添加硬脂酸鈣則具有很好的協同效果。如以聚烯烴樹脂質量為基準，0.2% 的成核劑與0.05%的硬脂酸鈣結合使用，與同樣成核劑單獨添加到聚烯烴特別是PP樹脂中相比較，霧度從20%降至15%，結晶溫度從125℃增至127℃，彎曲模量由1060MPa變化到1120MPa，光澤度從100%變化到105%。同時表面添加劑問的協同效應提高了成核劑的使用效率，以經濟衡量可降低添加劑成本15%～30% ，有時，采用3組分復配的效果比2組份復配效果更好。

  需要注意的是，不同成核劑的成核速度是不同的，因此，使產品在性能上的提高也有差異。此外，不恰當使用成核劑也會引起樹脂在其他方面的缺陷，如大量使用山梨醇芐叉衍生物，會造成少量未熔化的透明劑以白點出現在制品中，影響制品的美觀。