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。我国对成核剂的研究、开发始于20世纪80年代,种类很多,现在实用且价格便宜和商品化的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,是目前正在进行深入研究的一类透明成核剂。其性能好、价低,已成为国内外开发最为活跃、品种最多、产销量最大的一类PP成核剂。该类成核剂有三代产品: