成核劑是一種能夠改變部分結(jié)晶行為,提高制品透明度、剛性、表面光澤、抗沖擊韌性和熱變形溫度,縮短制品成型周期,并提高制品加工和應(yīng)用性能的功能型化學(xué)助劑。成核劑的不同之處主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
一、分類與化學(xué)結(jié)構(gòu)
無機(jī)成核劑:是最早開發(fā)且價(jià)格便宜、實(shí)用的成核劑,主要包括滑石粉、碳酸鈣、二氧化硅、明礬、二氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂、炭黑、云母等。這些成核劑雖然價(jià)格低廉,但透明性和表面光澤度較差,限制了其在高性能材料中的應(yīng)用。
有機(jī)成核劑:克服了無機(jī)成核劑透明性和光澤度差的問題,并能顯著提高產(chǎn)品的加工性能。它們一般是低分子量的有機(jī)化合物,包括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(jī)磷酸鹽和木質(zhì)酸及其衍生物類等。這類成核劑種類繁多,性能各異,能夠滿足不同塑料制品的需求。
高分子成核劑:20世紀(jì)80年代開始開發(fā),但由于高熔點(diǎn)聚合物與聚烯烴樹脂共混性差,單一的高分子聚烯烴成核劑幾乎沒有商品上市。然而,隨著技術(shù)的發(fā)展,一些含高熔點(diǎn)聚合物成核劑的聚烯烴樹脂牌號正在積極開發(fā)中。
β晶型成核劑:與α晶型成核劑不同,β晶型成核劑能夠誘導(dǎo)以β晶型成核,從而改善塑料的抗沖擊強(qiáng)度及熱變形溫度。
二、作用機(jī)理
α晶型成核劑:通過在塑料分子鏈上形成短小晶核,提高塑料的結(jié)晶速率和晶核密度,從而改善塑料的透明度和表面光澤,提高塑料的彎曲模量、拉伸強(qiáng)度、熱變形溫度和抗蠕變性能等。
β晶型成核劑:與塑料分子相容性較差,通常會形成獨(dú)立的晶核,這些晶核能夠提高塑料的結(jié)晶速率和晶核密度,進(jìn)而改善塑料的抗沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度。
三、性能與應(yīng)用
透明性與光澤度:無機(jī)成核劑透明性和光澤度較差,而有機(jī)成核劑和高分子成核劑則能顯著提高塑料制品的透明性和光澤度。特別是山梨醇類成核劑,對制品的透明性、表面光澤度、剛性及其他熱力學(xué)性能均有顯著的改善效果。
加工性能:成核劑的加入能夠縮短塑料制品的成型周期,提高加工效率。同時(shí),成核劑還能改善塑料的流動性,使加工過程更加順暢。
應(yīng)用領(lǐng)域:成核劑廣泛應(yīng)用于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等不完全結(jié)晶樹脂材料的改性中。通過添加成核劑,可以顯著提高這些塑料的結(jié)晶度、加快結(jié)晶速率,從而改善制品的性能。此外,成核劑還廣泛應(yīng)用于包裝、消費(fèi)品、汽車等領(lǐng)域。
四、發(fā)展趨勢
新型成核劑的開發(fā):隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展,對成核劑的性能要求也越來越高。因此,開發(fā)新型、高效、環(huán)保的成核劑成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
成核劑與樹脂的相容性:提高成核劑與樹脂的相容性,有助于充分發(fā)揮成核劑的作用,提高塑料制品的性能。 多功能化:未來的成核劑將更加注重多功能化的發(fā)展,以滿足不同領(lǐng)域?qū)λ芰现破沸阅艿亩鄻踊枨蟆?/p>
綜上所述,成核劑在塑料工業(yè)中發(fā)揮著重要作用,其不同之處主要體現(xiàn)在分類與化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理、性能與應(yīng)用以及發(fā)展趨勢等方面。