成核剂与增透剂的技术进展

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1、成核剂与增透剂的技术进展一、简介　　半结晶聚合物的结晶性关系到它的尺寸稳定性、透明、韧性等多种特性。　　对于特定的部位或加工方法，结晶性受聚合物的结构、配方、加工条件的综合影响，这些因素使其达到特殊的热平衡。聚合物表面和内核的热历史是不同的，因此，其结晶程度不均。　　成核剂和增透剂可加速并调控结晶过程，使半透明聚合物拥有适应特殊功能要求的特殊性能。　　虽然只能用于半透明聚合物，但所有的加工方法中都可以使用成核剂和增透剂，包括二次加工方法：注塑、吹塑、挤出薄膜、滚塑和热压成形法等。　　由于成核剂和增透剂能提供美观的外观和良好的机械性能，它们能应用于从塑料

2、包装到汽车制造的所有行业。　　二、结晶性概述　　结晶性通常用晶体的形状、大小、结晶度和晶粒择优取向为特性指标。　　比如，在不同条件下，等规聚丙烯(iPP)可以结晶成α-、β-、γ-和近晶四种结晶状。其中以α-和β-结晶最为重要。单斜α-晶体是iPP最常见的结晶状态，iPP制品中绝大部分是单斜α-结晶。除此之外，在普通制品中，还有少量三方β-结晶。利用温度梯度或剪切应变熔融，可使三方β-结晶含量提高。　　关于聚乙烯，对用Ziegler-Natta催化剂生产的吹塑薄膜的形态研究，显现出垂直于机械拉伸方向的、柱状晶形的方向取向排列。与之相反，以茂金属为催化剂

3、的薄膜中并未显现出这种取向倾向。显而易见，在薄膜吹塑过程中，Ziegler-Natta体系中的无支链、高分子量的链段在薄膜吹塑过程中趋于规整取向，使其他多支链的链段在这些取向链上生长结晶。下图（图1）显示了同一聚合物在不同的冷却条件下呈现出的三种不同结晶形状。图1三种不同的结晶形状图2为同一模塑件中不同部位的不同结晶状态。　　图2模塑件中的非均匀结晶　　三、成核剂和增透剂：非常相似，但并非同种物质　　成核剂作为晶体生长提供场所。增透剂是成核剂的一种，它们作为更细小的晶核，稀疏地分布于体系中，使晶体长大，从而增加厚壁部件的透明度。　　图3成核剂和增透剂　

4、　如图3所示，成核剂或增透剂的选择决定结晶的形态，以及其加工、物理和机械性能。值得注意的是，有的添加剂，如着色剂或填料也有成核作用，我们可能无意中已在体系中添加了成核剂，而自己还未察觉。　　尺寸稳定性，特别是减少翘曲形变和降低线性热膨胀系数(CLTE)提高美观度，特别是触觉和透明性提高热性能，特别是提高热形变温度(HDT)　　提高机械性能强化势垒效应　　所有行业领域中都能应用：塑料包装、耐用品、汽车行业、家用电器、床上用品、胶片、农业、日用消费品、个人护理用品等...四、成核剂和增透剂：内涵丰富的添加剂　　根据成核剂或增透剂的化学结构（属于有机或无机化

5、合物)，对结晶的影响，成核产物的特性，可对成核剂和增透剂进行分类:4.1根据化学性质分类：无机或有机　　无机成核剂，如滑石粉、钡硫酸、纳米粘土如蒙脱土，对聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺都有成核作用，提高结晶速率和结晶度。金属氧化物，如二氧化钛或氧化镁、碱土金属的磷酸盐、碳酸盐和硫酸盐，也属此类。有机添加剂种类繁多，从山梨糖醇衍生物，到单或多羧酸、多羧酸盐，例如4-叔丁基苯甲酸、苯甲酸钠或锂、有机磷酸盐或磷酸酯、己二酸、二苯基乙酸和琥珀酸钠：降冰片烷羧酸盐、聚合配合物如离子聚合物(ionomers)、氮系复合大分子，如三苯二噻嗪、二环己基-2,6-二甲酰胺基

6、萘、含有硬脂盐钙或喹吖啶酮永固红染料的庚二酸等。4.2根据主要的晶型分类：a,b,g...　　比如，a-类成核剂主要有山梨糖醇衍生物和有机磷酸盐；而b-类成核剂主要为三苯二噻嗪、含有硬脂盐钙或喹吖啶酮永固红染料的庚二酸。4.3根据产物特性分类　　主要根据产物光学特性，以及热性能和机械性能对增透剂进行分类。增透剂一般为山梨糖醇衍生物和有机磷酸盐。4.4市场有售的成核剂和增透剂举例　　在我们的添加剂和改性剂数据库里，您可以了解成核剂和增透剂的市场信息。　　图4添加剂和改性剂数据库（英文版）五、成核剂和增透剂：最新发展动态　　成核剂和增透剂的最新发展已到第三

7、代，但由于价格、成本、以及需求量等方面的优势，第一代产品在各类市场中仍有吸引力。　　涉及到技术和环保问题的其他发展趋势：　　更高的加工温度更好的机械性能更好的感观特性：味觉和嗅觉，符合FDA（美国食品和药物管理局）标准更快的结晶化，导致循环周期的改进加入多向竞争：聚丙烯均聚物及共聚物Ziegler-Natta和茂金属催化体系聚烯烃聚丙烯替代PET和其他透明聚合物适用于生物塑料，如聚乳酸5.1较好机械性能　　对于Milliken化学公司的最新成核剂产品HyperFormHPN68，下图（图5）展示了在-30℃下加入成核剂的聚丙烯比未添加的聚丙烯，拉伸强度

8、提高10%，但落锤冲击强度和悬臂梁冲击强度(GardnerandIzod@)降低5-10%。图