摘要：半结晶聚合物的结晶度决定了其诸多特性，例如尺寸稳定性、透明度和韧性。对于特定的部件和工艺，结晶度受聚合物结构、配方和加工条件控制，从而导致特定的热量积聚和冷却平衡。因此，结晶度通常具有异质性，部件或产品的表层和核心的热历史不同。
半结晶聚合物的结晶度决定了其诸多特性，例如尺寸稳定性、透明度和韧性。对于特定的部件和工艺，结晶度受聚合物结构、配方和加工条件控制，从而导致特定的热量积聚和冷却平衡。因此，结晶度通常具有异质性，部件或产品的表层和核心的热历史不同。
因此，成核是改善聚合物物理、机械和光学性能的有效方法。精心选择成核剂或澄清剂可以改善其透明度、尺寸稳定性、翘曲、收缩、线性热膨胀系数 (CLTE)、热变形温度 (HDT)、机械性能和阻隔效果。
今天，我们来详解“成核剂”家族的分类及影响成核剂和澄清剂性能的因素。
一
颗粒成核剂
颗粒状成核剂通常是高熔点化合物，通过混合分散在聚合物熔体中。这些颗粒充当独特的“点核”，聚合物晶体可以在其上开始生长。
高浓度的晶核会导致更快的结晶（更短的循环时间）和更高的结晶度，从而提高聚合物的强度、刚度和 HDT。如果晶体聚集体（球晶）尺寸较小，可减少光散射并提高清晰度。常用的颗粒成核剂包括盐类和矿物质，如滑石粉、苯甲酸钠、磷酸酯和其他有机盐。
其中滑石粉和苯甲酸钠被认为是低性能、低成本的成核剂，并且对强度、刚度、HDT和循环时间有适度的改善。
高性能、高成本的成核剂，例如磷酸酯和双环庚烷盐，可提供更好的物理性能并在一定程度上改善透明度。
二
可溶性成核剂
可溶性成核剂，也称为“熔融敏感型”，通常具有较低的熔点并溶解在熔融的PP中。当聚合物熔体在模具中冷却时，这些成核剂首先结晶出来，形成具有极高表面积的精细分布网络。随着温度持续下降，构成该网络的纤维作为核心，引发聚合物结晶。
极高的晶核浓度导致PP晶体聚集体非常小，从而产生最低水平的光散射和最佳的清晰度。
所有澄清剂都是成核剂，但并非所有成核剂都是良好的澄清剂。一些常见的成核剂，例如苯甲酸钠和滑石粉，无法充分减小球晶尺寸，从而无法获得低雾度、高透明度的成型部件。通常，使用可溶性成核剂才能获得最佳的透明度。可作为澄清剂的可溶性有机化合物包括山梨醇、壬醇、三酰胺。
虽然这些成核剂主要用于实现高清晰度和低雾度，但它们也能改善物理性能并缩短循环时间。
三
其他分类
成核剂和澄清剂也可以根据其化学家族和晶体类型进行分类。
1.无机和有机成核剂
无机助剂例如滑石粉或硫酸钡，纳米粘土（例如蒙脱石）对聚丙烯、热塑性聚酯和聚酰胺具有成核作用，可加快成核速度并提高整体结晶度。此外，还推荐使用金属氧化物（例如二氧化钛或氧化镁）、磷酸盐、碳酸盐或硫酸盐（优选碱土金属）。
有机添加剂种类繁多，从山梨糖醇衍生物到单羧酸或多羧酸及其盐，如4-叔丁基苯甲酸、苯甲酸钠或苯甲酸钠、有机磷酸盐或磷酸酯、己二酸、二苯乙酸、琥珀酸钠或苯甲酸钠；降冰片烷羧酸盐、聚合物，如离子共聚物（离聚物）、氮和或多或少复杂的分子，例如三苯并二噻嗪、二环己基-2,6-萘二甲酰胺、庚二酸与硬脂酸钙或喹吖啶酮染料永久红。
2.根据最受青睐的晶体类型分类：α、β、γ……
例如，最有效的α-成核剂是山梨醇基衍生物和有机磷酸盐，而 β-成核剂包括三苯并二噻嗪、庚二酸与硬脂酸钙或喹吖啶酮染料永久红。
影响成核剂和澄清剂性能的因素
（以聚丙烯为例）
一
颗粒形状和长宽比
针状成核颗粒（例如ADK STAB NA-11）会导致纵向和横向收缩率不同。这种收缩各向异性会导致最终部件翘曲。平面形状的成核颗粒（例如Hyperform® HPN® 68L）可以使两个方向的收缩更均匀，从而减少翘曲。
二
粒度和粒度分布
粒径越小，成核效果越好，但较小的颗粒也更难分散。一些成核颗粒，例如苯甲酸钠，容易重新团聚。
三
使用除酸剂
一些除酸剂，例如脂肪酸盐（例如硬脂酸钙），可能与某些成核剂（例如磷酸酯和苯甲酸钠）产生拮抗作用。二氢滑石 (DHT 4A®) 应与这些成核剂一起使用。
切勿将硬脂酸钙与苯甲酸钠一起使用，因为硬脂酸钙会完全抵消苯甲酸钠的成核作用。
四
分散度和未分散团聚体的存在
苯甲酸钠经常形成团聚体并且难以适当分散。
五
熔体温度
山梨醇需要更高的熔融温度才能达到最佳透明度，因为它们必须完全溶解在聚合物熔体中。其他可溶性透明剂，例如Irgaclear® XT 386，在较低温度下即可溶于聚丙烯，且对熔融温度的敏感性较低。
六
成核剂如何添加？
树脂公司经常将成核剂加入PP中。如果混合纯成核剂粉末，最好使用PP片或粉末，或者使用成核剂母粒。
七
成核剂与其他添加剂之间的协同作用和拮抗作用
除酸剂可以协同作用，也可以拮抗作用。
脂肪酸盐会对磷酸酯成核聚丙烯的模量产生不利影响。DHT 4A®（二水滑石）可提高ADK STAB NA-11成核聚丙烯的模量，并允许以较低的成核剂添加量有效利用。
2.在滑石粉增强PP中，ADK STAB NA-27具有最高的模量。
3.在着色PP中，Hyperform® HPN® 68L可平衡颜料变化对模量的影响，并减少差异收缩和翘曲。
来源：新浪财经
