聚丙烯成核劑課件

聚丙烯成核劑聚丙烯成核劑本次文獻閱讀提要對聚丙烯成核改性類添加劑的理解；熟悉幾種重要成核劑的特點和應(yīng)用場合；實驗方法部分一般和儀器相對應(yīng)，就聚丙烯的一些性能方面的表征與純的聚丙烯進行對比；重點在成核劑的應(yīng)用，根據(jù)市場需求添加成核劑以滿足客戶需求，復(fù)合成核劑使用使聚丙烯的應(yīng)用更加廣泛。本次文獻閱讀提要聚丙烯成核劑。課件分類：1.按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：無機類成核劑有機類成核劑2.按成核機理分：α成核劑β成核劑γ成核劑3.按改性類型分：增剛成核劑，增透成核劑，增韌成核劑聚丙烯成核改性類添加劑分類：聚丙烯成核改性類添加劑無機類成核劑包括：滑石粉、云母等有機類成核劑包括：芳基磷酸金屬鹽、羧酸金屬鹽類、二芐叉山梨醇衍生物、支化酰胺類、松香皂類等。分類：無機類成核劑包括：滑石粉、云母等分類：無機類成核劑：無機類產(chǎn)品沒有透明性或透明性較差，但具有環(huán)保價廉并能相對提高制品光澤度。有機類成核劑：（1）分子中有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的成核劑比脂肪烴結(jié)構(gòu)的成核劑成核效果好；（2）羧酸鹽比游離的羧酸成核劑效果好；（3）鈉鹽比其他鹽成核效果好；（4）苯環(huán)上有取代基時對位比其他位效果好；（5）苯環(huán)與羧基之間的亞甲基被長鏈取代后成核效果

變差

特點

無機類成核劑：無機類產(chǎn)品沒有透明性或透明性較差，但具有環(huán)聚丙烯的晶型結(jié)構(gòu)聚丙烯成核劑主要有五種不同的晶型結(jié)構(gòu)：

α晶型：熔體自然冷卻的均相結(jié)晶；

β晶型：剪切應(yīng)力，溫度梯度或加β成核劑；

γ晶型：降解過程和低分子，高壓條件下；

δ晶型：無規(guī)或間同立構(gòu)聚丙烯中；

擬六方晶型：很不穩(wěn)定。聚丙烯的晶型結(jié)構(gòu)聚丙烯成核劑主要有五種不同的晶型結(jié)構(gòu)：

α晶型成核劑有機芳香磷酸鹽類：如NA-10，NA-11，NA-21；二亞芐叉山梨醇類：如DBS,MDBS,DMDBS；取代芳香羧酸鹽類：苯甲酸鈉（鋰）、肉桂酸鈉、特丁基苯甲酸鈉等脫氫松香酸皂類成核劑：脫氫樅酸堿金屬鹽、脫氫樅酸堿土金屬氫氧化物

α晶型成核劑有機芳香磷酸鹽類：如NA-10，NA

β成核劑有機類無機類稀土類

硅酸鈣、碳酸鈣等稀土配合物稠環(huán)芳烴類有機羧酸及其鹽類芳香酰胺類喹吖啶酮、溶靛素等庚二酸/硬脂酸鈣復(fù)合物、辛二酸鈣、降冰片羧酸二鈉（鉀）鹽等二環(huán)己基對苯二甲酰胺、萘二環(huán)己酰胺等β晶型成核劑β成核劑有機類無機類稀土類硅酸鈣、碳酸鈣等稀

二亞芐叉山梨醇類成核劑二亞芐基山梨醇類成核劑是成核劑的一個特殊亞族具有本身自行縮合的聚集性質(zhì)，可溶解在熔融的聚丙烯中形成均相溶液，冷卻時先于聚丙烯結(jié)晶成網(wǎng)狀而形成成核中心。

DBS類成核劑首先通過分子間氫鍵二聚，這種二聚體具有穩(wěn)定的V型構(gòu)型，能很好地容納螺旋結(jié)構(gòu)的聚丙烯，被吸附在V型結(jié)構(gòu)中的螺旋結(jié)構(gòu)的聚丙烯分子運動受到限制，一方面減少了其返回到無規(guī)線團的幾率，提高了螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另一方面還降低了結(jié)晶自由能，

促進結(jié)晶行為。二亞芐叉山梨醇類成核劑二亞芐基山梨醇類成核劑是成核劑二亞芐叉山梨醇類成核劑纖維狀的特點：1.這個纖維狀網(wǎng)絡(luò)具有極大的表面積，可提供極高的成核密度。2.纖維的直徑與聚丙烯的結(jié)晶厚度相匹配，還被認為能促進成核。3.纖維很細，不能散射可見光，增加透明性。二亞芐叉山梨醇類成核劑纖維狀的特點：二亞芐叉山梨醇類成核劑DBS類成核劑能夠加快無定形聚丙烯熔體分子線團向螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,并對螺旋結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定作用。R1、R2可以分別為H、1～4個碳的烷基、烷氧基或鹵素,如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、氟、氯、溴等。其中最好的是甲基、乙基和氯原子。就其分子結(jié)構(gòu)本身而言，形成具有六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上具有較高的穩(wěn)定性，此類成核劑可以成為穩(wěn)定的PP成核劑。二亞芐叉山梨醇類成核劑DBS類成核劑能夠加快無定形聚丙烯二亞芐叉山梨醇類成核劑DBS類成核劑是應(yīng)用最多的一類聚丙烯透明改性類成核劑，產(chǎn)品分為三代：第一代產(chǎn)品（DBS）對聚丙烯的透明改性效果不明顯；第二代產(chǎn)品（MDBS）易揮發(fā)出醛類物質(zhì)而產(chǎn)生難聞氣味在食品包裝，生活用品應(yīng)用方面受到限制；第三代產(chǎn)品（DMDBS）透明改性效果好同時也不產(chǎn)生氣味但價格相對較貴。

二亞芐叉山梨醇類成核劑DBS類成核劑是應(yīng)用最多的一類聚丙烯透取代芳基膦酸鹽類成核劑特點成核效率更高，少量成核劑便能顯著提高結(jié)晶溫度；最大優(yōu)點是無味；對成型ＰＰ的透光率高，明顯改善PP力學(xué)性能；能大幅度提高聚丙烯力學(xué)性能；不足之處就是其多數(shù)品種的熔點過高，合成路線長，三廢多；屬于分散型成核劑。

取代芳基膦酸鹽類成核劑特點成核效率更高，少量成核劑便能顯著提取代芳基膦酸鹽類成核劑特點成核劑添加量0.05%時Tc就基本上達到穩(wěn)定值取代芳基膦酸鹽類成核劑特點取代芳基膦酸鹽類成核劑成核機理從圖表中有機膦酸鹽類成核劑的苯環(huán)平面間距離c參數(shù)與PP的螺旋間距b參數(shù)相接近，即存在晶型匹配能顯著降低成核自由能壘，降低失配率，大量成核劑顆粒可以作為聚丙烯結(jié)晶的晶核，從而加快聚丙烯結(jié)晶。

成核劑聚丙烯0.650.6080.65nm0.608nm取代芳基膦酸鹽類成核劑成核機理從圖表中有機膦酸鹽類成核劑聚丙PP異相成核機理異相成核；PP異相成核機理過程中異相結(jié)晶先于PP熔體結(jié)晶；形成均勻分散的網(wǎng)絡(luò)：使原有的均相成核劑變成異相成核。該網(wǎng)絡(luò)表面即為異相結(jié)晶的成核中心，從而增加了體系內(nèi)晶核數(shù)目。存在某種晶型匹配：能顯著降低結(jié)晶過程自由能壘，降低失配率短時間內(nèi)產(chǎn)生大量結(jié)晶。PP異相成核機理異相成核；稀土類有機配合物（WBG）特點：ＷBG系列成核劑安全，無毒，無放射性，是可安全使用的產(chǎn)品。β晶轉(zhuǎn)化率高，在聚丙烯中添加量0.15%，成核效率在90%以上。使PP保持高的β晶型含量。改性甚至超過現(xiàn)有β晶型成核劑。特殊的電化學(xué)效應(yīng)，對聚丙烯以外的體系也有一定效果。WBG與聚左旋乳酸復(fù)合成核劑添加后的SEM圖稀土類有機配合物（WBG）特點：WBG與聚左旋乳酸復(fù)合成核劑α

、β成核劑比較

熔融α、β成核劑比較熔融幾種類型成核劑對PP改性的比較幾種類型成核劑對PP改性的比較主要儀器差示掃描量熱儀（DSC）掃描電子顯微鏡（SEM）偏振光顯微鏡（POM）透程儀（霧度檢測)（廣角）X射線衍射儀（WXAD）紫外分光光度計主要儀器差示掃描量熱儀（DSC）DBS原理圖DBS原理圖SEM原理圖SEM原理圖成核劑在聚丙烯改性方面的作用

成核劑在改善聚丙烯力學(xué)性能方面的作用：異相成核——大量晶核形成；在小過冷度下大量結(jié)晶——增加晶體碰撞避免形成大晶體；結(jié)晶明顯細化——更多的粒子承受外力；晶粒內(nèi)與晶粒之間相互作用——絲狀或網(wǎng)狀提供成核活性中心。成核劑在聚丙烯改性方面的作用成核劑在改善聚丙烯力學(xué)性能方面成核劑在聚丙烯改性方面的作用1.

成核劑在改變注塑制品的表面與芯層結(jié)構(gòu)中的作用：

由于聚丙烯熔體與模具接觸表面冷卻速度快，形成晶粒小的表皮層，而熔體內(nèi)部冷卻速度較慢，晶粒成長時間長，形成晶粒大的芯層，使得材料性能變差，加入成核劑使芯層結(jié)晶速度加快，晶