结晶成核剂
- 格式:docx
- 大小:85.47 KB
- 文档页数:14
结晶成核剂 Prepared on 22 November 2020结晶成核剂一.成核剂的定义根据结晶形态的不同一般分为α晶型成核剂和β晶型成核剂。
α晶型成核剂主要提高制品的透明性、表面光泽、刚性、热变形温度等,又有透明剂、增透剂、增刚剂之称。
目前市售种类多属此类,主要包括二叉山梨醇(dbs)及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类,取代苯甲酸盐等,尤以dbs类成核透明剂的应用最为普通。
通常所说的成核剂是指α成核剂.按结构的不同,成核剂又可分为、和类.例如无机类有滑石粉、云母、碳酸钙等,其粒径应小于可见,否则会极大影响材料的。
而β晶型成核剂旨在获得高β晶型含量的聚丙烯制品,优点为提高制品抗冲击性但不降低甚至提高制品的热变形温度,使抗冲击性和耐热变形性这矛盾的两个方面得到兼顾。
成核剂的品种及量的选择在结晶过程中起了结晶中心作用的外加物质称为成核剂.有人试验过成核剂在材料表面充分吸收结晶晶体从而降低了形成晶核所需的成核剂可以加快高聚物结晶速度减少结晶速度对温度的制得结构均匀、尺寸制品。
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,透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。
近年来国内聚烯烃成核剂市场发展十分迅速,除下游改性塑料企业外,石化企业纷纷推出透明专用料,显示着国内聚烯烃成核剂市场已经形成。
燕山石化高新技术股份有限公司与山西省化工研究所合作建设的300公吨/年tm系列和tmb系列成核剂生产线,使国内成核剂生产技术与国外技术的差距大大缩小。
二、成核剂的常用种类成核剂(重要的是聚丙烯成核剂)从化学结构上主要可分为无机类和有机类两大类。
1、无机类:无机类成核剂主要有滑石粉、氧化钙、炭黑、碳酸钙、云母、无机颜料、高岭土及催化剂残渣等。
这些是最早开发的价格便宜且实用的成核剂,研究与应用得最多是滑石粉、云母等。
聚酰胺结晶的成核剂
聚酰胺是一种高分子化合物,结晶过程比较复杂。
为了促进聚酰胺的结晶过程,常常需要添加一些成核剂。
成核剂是通过提供结晶核心,促进结晶的形成和增长。
常用的聚酰胺结晶成核剂有以下几种:
1. 无机成核剂:如纳米二氧化硅、纳米氧化铝等。
这些颗粒具有较高的界面能和较小的晶体尺寸,可以作为聚酰胺结晶的引发点,促进结晶的发生和扩展。
2. 有机成核剂:如聚酰胺类降解产物、小分子有机化合物等。
这些成核剂具有与聚酰胺相似的结构,可以与聚酰胺分子相互作用形成成核点,从而促进结晶的形成。
3. 表面活性剂:如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂等。
这些表面活性剂可以在聚酰胺分子表面形成胶束结构,提供有序的局部环境,促进聚酰胺分子的有序排列和结晶的进行。
4. 温度和溶剂:调节温度和溶剂的选择也可以对聚酰胺的结晶起到一定的影响。
通过调节温度和溶剂的条件,可以调整聚酰胺的结晶速度和结晶度。
总的来说,选择合适的成核剂对于促进聚酰胺结晶非常重要。
根据具体的应用需求和聚酰胺的性质,可以选择适合的成核剂来实现聚酰胺的结晶和精细控制。
聚丙烯β晶型成核剂β晶型成核剂品种有:1.NT-A型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,加快结晶速度,缩短成型时间,提高聚丙烯制品的抗冲击强度和耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品。
其特点是:诱发β晶型成核效率高,价格低廉,用途广泛。
无味、无毒。
售价:120元/公斤。
2.NT-B型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,提高聚丙烯制品的常温和低温抗冲击强度、耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品,特别是聚丙烯粉料。
其特点是:高效率低成本制造性能优异的β晶型聚丙烯制品。
无味、无毒。
售价:220元/公斤。
3.NT-C型通用型聚丙烯β晶型成核剂,适用于聚丙烯树脂的β晶型成核改性,提高聚丙烯制品的常温和低温抗冲击强度、耐热性,广泛应用于聚丙烯管材、板材、和注塑制品,特别是β晶型PP-R、PP-B、PP-H管材(III型PP-R管材升级换代产品IV型βPP-R管材中必加助剂)。
也适用于聚丙烯树脂与其它树脂和填料的共混与复合改性体系,抗干扰能力强,明显改善共混物与复合材料的冲击韧性。
其特点是:诱发β晶型成核效率高,用途广泛。
无味、无毒。
售价:280元/公斤。
4. ST-C型聚丙烯微孔膜、微孔纤维专用超细化β成核剂,适用于锂离子电池微孔膜、聚丙烯电容器粗化膜、聚丙烯微孔纤维等。
其特点是:1微米粒径的超细化β成核剂,万分之一的添加量,90%以上的β晶型转化率。
售价:380元/公斤。
β晶型成核剂的使用方法:将聚丙烯树脂粉料、β晶型成核剂(典型用量为聚丙烯质量的0.01%~0.1%)、抗氧剂(如B215,典型用量为聚丙烯质量的0.1%)等在高速混合机内混合均匀后,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒后,即得到β晶型聚丙烯。
如采用聚丙烯粒料,在高速混合机内混合前时可添加极少量(0.1%)液体石蜡(白油),可以使助剂包裹在粒料表面,避免树脂颗粒与助剂粉末分离。
注意其它物质(如滑石粉、颜料等α成核活性物质)对β晶型成核剂活性的干扰,多组分共混和复合改性体系请先进行小试,并请咨询本公司技术人员。
pla成核剂成核原理
聚乳酸(PLA)是目前产业化程度较高的生物基聚合物,其具有良好的加工性能、生物可降解性与生物相容性,因此 PLA 纤维也被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一,在服装家纺、医疗卫生、产业用纺织品等领域具有广泛的应用前景。
添加成核剂是改善 PLA 结晶性能的有效方法,成核剂的加入能够促进 PLA 的异相成核,增加晶体生长点,提高结晶速率。
PLA 的结晶过程可以分为成核阶段、晶核生长阶段和晶体碰撞阶段。
通过向 PLA 树脂中添加有效的成核剂,可以提高成核密度,使 PLA 能够快速通过缓慢的成核阶段进入晶核生长阶段,并在较高温度下结晶,从而加快结晶速率并提高结晶度。
此外,添加成核剂还可以提高 PLA 材料的热变形温度和脱模性能,缩短 PLA 制品的成型周期。
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,透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。
1.聚合物的结晶特性
塑料等高聚物的结晶特性是晶体不整齐,结晶不完全、结晶速度慢及没有固定熔点。
而成核剂的加入便极大的改善了自然结晶情况下的种种缺憾,方便了我们的设计生产过程。
2.成核剂对PE PP 聚酰胺热塑性树脂如何进行结晶改性的
成核剂的加入起到了异相成核的作用,使PP的洁净度有所提高,其结晶形态有了明显的变化,而加入不同类型的成核剂可以改变PP的结晶形态并影响其物理性能。
α型结晶形态可增强PP的拉伸性能和挠曲强度,即刚性的硬度有所加大;β型结晶形态可增强PP的缺口冲击强度及热边温度。
在一定的范围内,添加成核剂可改进pp的熔体流动速率值。
对于PE,到目前为止文献尚缺乏对聚乙烯成核剂、成核机理系统研究的报道。
研究多是将用于聚丙烯的成核剂应用于聚乙烯的成核。
但由于聚乙烯的晶体结构与结晶速度与聚丙烯有很大差别,因此结果往往并不理想。
此外,多是一些将常用的塑料助剂如硬脂酸盐用于聚乙烯的成核改性结果也难如人意。
而对于聚酰胺来说,MgO、CaF2及滑石粉的均为尼龙66的有效成核剂,可以使其结晶温度升高、结晶速率加快这为尼龙66的快速成型提高生产效率提供了可能;并使它的球晶微细化、均匀化,成核剂的加入,可改善尼龙66的力学性能。
成核剂简介天津大学求是学部查浩3010210060一成核剂概述1成核剂概念成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,透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。
成核剂作为聚烯烃的一种优良的改性助剂, 加入少量就能大幅度提高材料的透明度、热变形温度和制品的强度, 能在很大程度上改善其应用性能, 因此,它的开发和应用受到普遍关注。
成核剂由于可以加快结晶速率, 因此被广泛应用于半结晶聚合物的结晶过程。
针对不同的物质,成核剂又有不同的种类。
例如,目前聚丙烯( PP) 成核剂的种类就有很多,按成核剂诱导生成的PP结晶形态不同可以分为α成核剂、β成核剂和γ成核剂。
作为一种新型功能性助剂,它具有改变树脂的结晶行为、结晶形态和球晶尺寸,进而提高制品的加工和应用性能之功效。
聚合物的结晶改性已成世界通用塑料工程化、工程塑料高性能化的主要内容,它们与填充/增强改性、聚合物共混改性和化学交联改性一并构成了完整的聚合物改性体系。
经成核剂改性后的聚合物,不仅能保留聚合物原有的特点,而且性价比也优于许多透明材料,其热变形温度高,刚性好,屈服强度高,结晶速度快,加工性能好,使用范围广,尤其适用于透明性要求高,需高温下使用的器具。
结晶改性所得的基料价廉易得,且结晶改性技术难度低,灵活性好,简单易行。
因此,目前结晶改性已成为最活跃、最常用的有效聚合物改性方法,成核剂已成为国内外广泛关注的新功能型助剂。
2成核剂作用原理结晶型高聚物有多种结晶形态,在不同的结晶条件下可以形成单晶、球晶、树枝状晶等。
结晶型聚合物在加工过程中一般生成球晶极其不完整,它是高聚物结晶的最常见的特征形态,是由一个晶核开始,以相同生长速率同时向各个方向放射生成的,聚合物熔体冷却过程中,分子链排列成有规结构,处于熔融状态的大分子链的运动是无规则的,但在某些区域会出现几个链段聚集在一起呈现有序的结晶,一旦有序尺寸达到了临界值,便稳定存在而形成晶核。
成核剂一.成核剂的概念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。
另一方面,由于结晶聚合物都存在晶区和非晶区两相,可见光在两相界面发生双折射,不能直接透过,因此一般的结晶聚合物都是不透明的,而加入成核剂后,由于结晶尺寸变小,光透过的可能性增加,高聚物的透明性增加,表观光泽性改善。
一般成核剂用量为0.1~1.0%。
二、成核剂的选用原则1. 在加工温度下稳定,不发生分解反应2. 有机反应型异相成核剂的熔点适当,在加工温度下能够完全熔融,若有部分成核剂不能熔融,在成型制品中会产生“鱼眼”,影响制品的透明度。
3. 无机异相成核剂的尺寸合适,纳米尺寸最佳4. 相容性、分散性参考文献:1.化学复合山梨醇缩醛类的合成、结构表征及在聚丙烯中的应用2.PET用成核剂的研究现状及作用机理三、成核剂的机理1)化学反应异相成核(低分子和高分子);2)无机异相成核请参考文献:PET用成核剂的研究现状及作用机理PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和高分子物质在熔融升温过程中发生了化学成核,即离聚物和PET发生反应,生成了带有离子端基的新物质,PET熔体中离子端基聚集形成异相微区,并且在异相微区表面上存在着以PET分子链结构单元为主的界面层,它和PET熔体之间有很好的相互作用,这样就更进一步促进了初级晶核的形成。
与无机异相成核物质(如氧化锌、滑石粉等)相比,高分子类成核剂的成核效应更好,在带有离子端基的大分子生成的同时,还有PET.R(R为有机成核剂的柔性基团)生成。
在PET工程塑料中,如果引入聚烯烃物质,则PET.R 会起增溶剂的作用,这是大分子聚合物与小分子成核剂的极大不同之处。
此外,R分子链比PET分子链柔性更好,在体系中又起到了促进剂的作用,它的引入促进PET的分子运动,降低PET的Tg,提高PET的结晶速率。
结晶成核剂标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]结晶成核剂一.成核剂的定义根据结晶形态的不同一般分为α晶型成核剂和β晶型成核剂。
α晶型成核剂主要提高制品的透明性、表面光泽、刚性、热变形温度等,又有透明剂、增透剂、增刚剂之称。
目前市售种类多属此类,主要包括二叉山梨醇(dbs)及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类,取代苯甲酸盐等,尤以dbs类成核透明剂的应用最为普通。
通常所说的成核剂是指α成核剂.按结构的不同,成核剂又可分为、和类.例如无机类有滑石粉、云母、碳酸钙等,其粒径应小于可见,否则会极大影响材料的。
而β晶型成核剂旨在获得高β晶型含量的聚丙烯制品,优点为提高制品抗冲击性但不降低甚至提高制品的热变形温度,使抗冲击性和耐热变形性这矛盾的两个方面得到兼顾。
成核剂的品种及量的选择在结晶过程中起了结晶中心作用的外加物质称为成核剂.有人试验过成核剂在材料表面充分吸收结晶晶体从而降低了形成晶核所需的成核剂可以加快高聚物结晶速度减少结晶速度对温度的制得结构均匀、尺寸制品。
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,透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。
近年来国内聚烯烃成核剂市场发展十分迅速,除下游改性塑料企业外,石化企业纷纷推出透明专用料,显示着国内聚烯烃成核剂市场已经形成。
燕山石化高新技术股份有限公司与山西省化工研究所合作建设的300公吨/年tm系列和tmb系列成核剂生产线,使国内成核剂生产技术与国外技术的差距大大缩小。
二、成核剂的常用种类成核剂(重要的是聚丙烯成核剂)从化学结构上主要可分为无机类和有机类两大类。
1、无机类:无机类成核剂主要有滑石粉、氧化钙、炭黑、碳酸钙、云母、无机颜料、高岭土及催化剂残渣等。
这些是最早开发的价格便宜且实用的成核剂,研究与应用得最多是滑石粉、云母等。
成核剂是用来提高结晶型聚合物的结晶度、加快其结晶速率的一种助剂。
成核剂的使用与否直接关系到结晶型塑料的收缩率、尺寸稳定性、透明性和机械强度,因此也是在塑料加工中结晶型聚合物制成的塑料只有达到了一定的结晶度并有合适的结晶形态才有理想的机械强度和其它使用性能。
例如分子量为10万的聚乙烯,若结晶度在60%以下则制品的机械强度甚差;低结晶度聚丙烯的熔点、硬度、刚性也都很低。
即使达到了一定结晶度的聚合物其性能还与结晶形态密切相关,例如具有70%结晶度的聚丙烯可以有聚烯烃塑料中最高的耐热性、良好的拉伸强度和刚性,但加工得不好则它的冲击强度和透明性可甚差,这与聚丙烯冷却结晶时所形成的球晶大小及分布有关。
如果生成的球晶大而疏,就呈脆性和不透明性——球晶直径与其缺口抗冲强度成反比;反之若球晶小而密就能明显地改善这两方面的缺点而又保持别的优点。
所谓球晶是聚合物熔体在冷却过程中,分子链间进行呈球状之有规排列的一种状态。
处于熔融状态的大分子链的运动是无规的,但在某些区域也会出现几个链段聚集在一起呈现有序的结晶,这些有序区可随温度的变化而不断形成和消失,不过一旦有序区尺寸达到了临界值,便稳定存在而形成晶核。
这些晶核的生成可以均相成核也可异相成核,一般聚合物同时存在这二种成核的可能性。
均相成核是依靠熔体中分子链段所形成的局部有序在时集时散的过程中某些超过临界尺寸的有序区稳定下来所变成的品核,这些局部有序区在较高的温度下易被分子链的热运动所破坏,所以这类均相成核只有在较低的温度下才能保持。
异相成核是分子链依附于残留在熔体中的各种杂质粗糙表面上的有序排列,在杂质与熔体分子间产生某些化学结合力(如氢键)的情况下所生成的有序排列就更为快速稳定,它们在较高的温度下即能成核结晶。
对成核有帮助作用的这类杂质就是成核剂。
由于均相成核要在较低的冷却温度下才能实现,而异相成核可在较高的温度下进行,因此为了提高结晶速度,往往添加各种成核剂。
添加成核剂后在工艺上的突出优点是能在较高温度下脱模,因为在较高温度下即可达到较完善的结晶,不致在室温下存放时再继续结晶而引起尺寸变化,这样就可缩短加工周期又提高制品质量,由此可知添加成核剂对结晶速率慢的聚合物是必不可少的。
第十章部分结晶聚合物成核剂第一节概述在聚合物成型加工过程中,结晶现象普遍存在,尤其是对分子链结构比较规整的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲醛等。
高分子聚合物与小分子化合物的结晶行为有很大的不同。
一方面,由于高分子聚合物的分子量大,分子链长,分子链间的相互作用大,导致高分子链的运动比小分子困难,尤其是对刚性分子链或带有庞大侧基的、空间位阻大的分子链更是如此,所以高分子聚合物的结晶速率较慢;另一方面,由于高分子链结构和分子量的不均一性,以及在结晶过程中由于高分子链的运动松弛时间长,分子链的迁移速度慢,不易形成结构完整的晶体。
由于聚合物材料结晶度的高低、结晶形态及结晶结构的差异都将影响到材料的性能及其应用,于是控制聚合物的结晶行为便成了提升材料性能及扩大其应用范围一种途径。
人们发现,在聚合物材料中加入某些物质能提高树脂的结晶速率,使球晶尺寸变小,从而改善树脂的光学性能及力学性能,还可以缩短制品的成型周期等,这些物质便称之为成核剂。
第二节成核剂作用机理及特点2.1 部分结晶聚合物结晶过程有许多高聚物,如聚乙烯、等规聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲醛等,它们在一定条件下都能够结晶。
高聚物熔体的结晶有两个特点:①结晶温度T c<熔融温度T m,有过冷现象,其中T m-T c称为过冷温度;②必须经由晶核生长成晶体,而不是均匀地在整个无规的非晶相同时生成晶体,即初级晶核的形成和微晶的长大是分步进行的。
结晶速率也是由晶核形成及晶体长大两方面共同作用决定的。
初始成核可以均相或非均相地发生。
均相成核作用是大分子本身的聚集体取向而发生,通过熔体的热涨落导致分子的“结晶团簇”不断形成与消失。
在晶核形成过程中存在一临界尺寸,当团簇小于该尺寸时称为晶胚,晶胚并不稳定,只有其大于临界尺寸时才成为初始晶核。
故均相成核通常先有一诱导期,然后结晶作用继续进行。
均相成核作用在高度过冷时进行得较快,剪切或应力的作用有利于大分子取向成列,从而可以促进结晶作用的发生。
尼龙有机结晶成核剂JSCbond. NA-201产品描述本产品为以长碳链为主的脂肪羧酸钙盐, 超细白色粉未,可作为工程塑料如尼龙等结晶性塑料加快结晶速率的成核剂。
由于其弱碱性, 本产品也可作为对酸敏感的聚合物如聚氯乙烯、聚甲醛POM等的酸吸收剂和辅助热稳定剂。
.此外,本产品在许多热塑性塑料和热固性塑料中还额外提供流动促进剂和脱模剂的作用。
主要物性指标项目指标外观白色自由流动粉末钙含量,% 5.0以上熔点℃(起始)140以上挥发份含量,% ≤1.5堆积密度,g/cm3 0.33灰份,% 7.5~8.0主要应用本产品的特殊物性使其具有广泛应用:1. 作为长链羧酸钙盐,其能中和强酸如聚烯烃中被释放出形成催化剂的残余物。
2. 在对酸敏感的聚合物如聚甲醛POM等中,可以作为高度有效的稳定剂。
与脂肪酸钙如硬脂酸钙相比,本产品作为酸接受体的一个特别优点是其极低的挥发性,即使在高温下也如此。
3. 在聚合物尤其在聚酰胺PA6/PA66中有高效的成核作用。
其成核作用导致快速结晶形成较小的球晶体,改进了最终制品的机械性能,并缩短冷却时间,从而缩短了注塑中的生产周期,因为此时在较高温度下就开始结晶,并且流动和脱模性能的改善有助于注塑件的脱模。
用本产品作成核时,在多数情况下不必要再添加其他润滑剂或脱模剂。
典型添加量:phr=百份树脂的加入量,聚酰胺0.2-0.5phr,聚甲醛0.2-0.6 phr,热固性塑料0.2-1.5 phr。
注:由于其轻微的碱性,本产品用于含酯键的聚合物如PET和PC中会导致降解生产不溶性的聚合物盐。
包装与储存25KG净重纸箱包装,或25/50KG净重纤维桶装,内衬PE袋,干燥室温储存2年以上。
食品安全法规状况根据目前的知识及化学成份,未知本产品有损害健康的性质。
本产品可用于间接与食品接触的包装物中。
关于本产品作为食品包装添加剂的具体参数、技术服务或其他信息,详情可向我司销售人员查讯。
成核剂对PP结晶行为和结晶形态的影响聚丙烯的结晶形态主要受其本身微观形态和温度的控制,当加人成核剂后,聚丙烯的结晶行为和结晶形态将发生很大的改变,从而影响其力学性能。
并且加人成核剂后,外界条件对其结晶的影响钝化。
研究发现添加成核剂对聚丙烯结晶过程和结晶形态的影响如下:
1、加快结晶速度,提高结晶度;
2、形成较为均一的球晶结构;
3、球晶的尺寸细化;
4、表面与内部的结晶差距减小;
5、外界条件对结晶的影响程度减小。
通过加入成核剂调控聚丙烯的结晶行为和形态,从而改善聚丙烯性能,创造高性能化的聚丙烯产品,是非常有效并切实可行的调控手段。
PET是一种半结晶形高聚物,其结晶速率较慢,注塑时需要较高的模具温度。
人们通常在PET中加入结晶成核剂或促进剂,或采用共聚、共混的方法来提高PET的结晶速率,缩短成型周期,降低模具温度。
ICI公司将氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等强碱与PET进行反应性共挤,合成了一种钠、钾、钙等金属离子的离聚物,用合成的离聚物作成核剂,同时添加氧化聚乙烯蜡、分子量为1500左右的聚乙二醇等作增塑剂,可将PET的冷结晶温度降低5℃以上,明显加快了PET的结晶速度。
日本东洋纺织公司以滑石粉、硅酸钙、硬脂酸钙为成核剂,在加入聚乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油甲基丙烯酸等为结晶促进剂,制得了易结晶品级PET,可在低于90℃模具温度下注塑成型。
美国 Du Pout公司开发了Surlyn系列高聚物,对PET具有较好的加速成核效果,因为这种聚合物是乙烯与甲基丙烯酸共聚物的锌盐,分子链上的Zn2+与酯基发生配位,同时还可自成一相,在促进结晶的同时,还可起到增容、增韧的作用。
利用这种成核剂,杜邦公司将模具温度降到了70℃以下,开发了Rynite系列PET工程塑料,在全球首先实现了PET工程塑料的工业化。
Shingankuli研究了PET与PPS共混体系的结晶行为,发现PPS的加入使PET的过冷度由44℃下降到28-33℃,认为固态的PPS起了PET成核剂的作用。
中国科学院化学研究所开发了一种非化学成核型PET成核剂,该成核剂为对苯二甲酸酯单羧酸碱金属盐,以对苯二甲酸酯为原料,在丙酮溶液中用氢氧化钠水解制成,产品收率高,纯度高,成核效果明显,其显著优点是可以减少PET在加工过程中的热降解。
厦门大学以聚乙二醇为结晶促进剂,研究了一系列不同分子量、不同添加量的PET/聚乙二醇共混物的结晶过程,找到了一种使共混物的结晶速率显著提高、结晶温度范围增大的新途径,具有一定的实际应用价值。
化工部晨光化工研究院利用最新科研成果,以含硅化合物作为成核剂,可将模具温度降低到60-70℃,实现了与PBT相当的注射条件。
成核剂的作用原理成核剂是一种在化学生产、冶金等领域广泛应用的物质,其作用是促进物质的结晶过程,从而改善其结晶质量和优化产品性能。
成核剂通过在溶液或熔体中引入微小的晶核,使得溶液或熔体中的单体或原子因为在这些微小晶核周围聚集而更容易形成大晶粒。
成核剂的原理主要是通过两种方式实现的:提高过饱和度和确定晶核结构。
一、成核剂的提高过饱和度原理成核剂能够提高过饱和度,在结晶过程中促进晶核形成,最终促进物质的结晶。
过饱和度是描述溶解度过高的化学物质溶液的物理性质,即当溶液中的含溶解质浓度高于饱和度时,这种状态会容易形成晶核,形成新的晶体。
过饱和度越大,物质形成晶核的速度就越快,晶体的形成速度也越快。
在晶体生长过程中,晶核的形成和生长是密切相关的。
成核剂的作用就是能够在这个过程中引入足够的晶核,从而促进更多的晶体生长。
成核剂能够提升过饱和度的原理是基于能够增加晶核数量,并减小其大小,从而使得晶核更容易形成,并加速生长。
二、成核剂的确定晶核结构原理成核剂还可以通过控制晶核的定向生长,来改善晶体的性质和性能。
在晶体生长过程中,晶核的结构对最终晶体的形状、尺寸以及超晶格结构等方面有着重要影响。
通过成核剂引入的微小晶核,可以影响晶核的空间位置和晶体生长的方向,从而促进晶体的生长和优化其性质。
成核剂能够通过确定晶核的结构,特别是确定其晶体的定向生长方向,来改善晶体的性质和性能。
在生产过程中,通过改变成核剂的类型和含量,可以调整晶体的生长速度、晶格结构、晶体大小、形状和方向等,从而使其满足产品质量要求,并改善产品使用性能。
总之,成核剂的作用原理是在溶液或熔体中引入微小的晶核,促进物质的结晶过程,从而改善其结晶质量和优化产品性能。
成核剂主要通过提高过饱和度和确定晶核结构这两种方式实现。
这些原理对于理解和掌握成核剂的应用和优化具有重要意义,也对于提升化学工业生产的技术水平和效益具有重要作用。
β晶型成核剂 nt-c 分子结构
"β晶型成核剂 nt-c 分子结构"这句话可能是在讨论一个特定的化学物质,β晶型成核剂nt-c。
这是一种在化学和材料科学中常见的术语,具体是指促进β晶型形成的一种成核剂。
β晶型成核剂是一种添加剂,用于改变物质的结晶行为,促使形成β晶型。
在塑料、橡胶和其他聚合物材料中,晶型是很重要的性质,因为不同的晶型可能影响材料的性能,如硬度、弹性、透明度、热稳定性等。
分子结构是指组成物质的分子内部各原子的排列方式。
对于β晶型成核剂nt-c,其分子结构可能具有特定的化学键合模式和空间排列,这些决定了其与聚合物分子的相互作用方式和效果。
具体来说,nt-c可能代表该成核剂的特定化学结构或组成,但无法确定其确切含义,因为这可能是特定领域或上下文中的缩写或代码。
总结来说,"β晶型成核剂 nt-c 分子结构"指的是一种促进β晶型形成的添加剂,其分子内部各原子的排列方式和化学键合模式。
了解其分子结构有助于理解其作用机制和性能特点,对于材料科学、化学和相关领域的研究和应用具有重要意义。
结晶成核剂Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT结晶成核剂一.成核剂的定义根据结晶形态的不同一般分为α晶型成核剂和β晶型成核剂。
α晶型成核剂主要提高制品的透明性、表面光泽、刚性、热变形温度等,又有透明剂、增透剂、增刚剂之称。
目前市售种类多属此类,主要包括二叉山梨醇(dbs)及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类,取代苯甲酸盐等,尤以dbs类成核透明剂的应用最为普通。
通常所说的成核剂是指α成核剂.按结构的不同,成核剂又可分为、和类.例如无机类有滑石粉、云母、碳酸钙等,其粒径应小于可见,否则会极大影响材料的。
而β晶型成核剂旨在获得高β晶型含量的聚丙烯制品,优点为提高制品抗冲击性但不降低甚至提高制品的热变形温度,使抗冲击性和耐热变形性这矛盾的两个方面得到兼顾。
成核剂的品种及量的选择在结晶过程中起了结晶中心作用的外加物质称为成核剂.有人试验过成核剂在材料表面充分吸收结晶晶体从而降低了形成晶核所需的成核剂可以加快高聚物结晶速度减少结晶速度对温度的制得结构均匀、尺寸制品。
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,透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。
近年来国内聚烯烃成核剂市场发展十分迅速,除下游改性塑料企业外,石化企业纷纷推出透明专用料,显示着国内聚烯烃成核剂市场已经形成。
燕山石化高新技术股份有限公司与山西省化工研究所合作建设的300公吨/年tm系列和tmb系列成核剂生产线,使国内成核剂生产技术与国外技术的差距大大缩小。
二、成核剂的常用种类成核剂(重要的是聚丙烯成核剂)从化学结构上主要可分为无机类和有机类两大类。
1、无机类:无机类成核剂主要有滑石粉、氧化钙、炭黑、碳酸钙、云母、无机颜料、高岭土及催化剂残渣等。
这些是最早开发的价格便宜且实用的成核剂,研究与应用得最多是滑石粉、云母等。
2、有机类羧酸金属盐类例:琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、己二酸铝、特丁基苯甲酸铝(Al-PTB-BA)、苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂、肉桂酸钠、β-萘甲酸钠等。
其中苯甲酸碱金属或铝盐、特丁基苯甲酸铝盐等效果比较好,使用的历史比较长,但透明性较差。
磷酸金属盐类有机磷酸盐类主要包括磷酸酯金属盐和磷酸酯碱式金属物及其复配物等。
例:2,2′-亚甲基双(4,6-特丁基苯酚)膦铝盐(NA-21)。
这类成核剂的特点是透明性、刚性、结晶速度等较好,但分散性差。
山梨醇苄叉衍生物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着的改善效果,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,价格低,已成为国内外开发最为活跃、品种最多、产销量最大的一类成核剂。
主要有二苄叉山梨醇(DBS)、二(对一甲基苄叉)山梨醇(P-M-DBS)、二(对氯取代苄叉)山梨醇(P-Cl-DBS)等。
高熔点聚合物型成核剂目前主要有聚乙烯基环己烷、聚乙烯戊烷、乙烯/丙烯酸酯共聚物等。
它与聚烯烃树脂共混性差,分散性较好。
β晶型成核剂β成核剂主要有两类。
一类是少数具有准平面结构的稠环化合物。
另一类是由某些二元羧酸与周期表ⅡA族金属的氧化物、氢氧化物与盐组成。
它能改变在聚合物中不同晶型的比例而对PP进行改性。
三、成核剂的作用机理PET和高分子物质在熔融升温过程中发生了化学成核,即离聚物和PET发生反应,生成了带有离子端基的新物质,PET熔体中离子端基聚集形成异相微区,并且在异相微区表面上存在着以PET分子链结构单元为主的界面层,它和PET熔体之间有很好的相互作用,这样就更进一步促进了初级晶核的形成。
与无机异相成核物质(如氧化锌、滑石粉等)相比,高分子类成核剂的成核效应更好,在带有离子端基的大分子生成的同时,还有PET.R(R为有机成核剂的柔性基团)生成。
在PET工程塑料中,如果引入聚烯烃物质,则PET.R会起增容剂的作用,这是大分子聚合物与小分子成核剂的极大不同之处。
此外,R分子链比PET分子链柔性更好,在体系中又起到了促进剂的作用,它的引入促进PET的分子运动,降低PET的Tg,提高PET的结晶速率。
四、成核剂的合成工艺举例一------聚丙烯透明成核剂聚丙烯的相关知识聚丙烯(PP)由于具有良好的机械性能、无毒、相对密度低、耐热、耐化学药品、价格低廉、容易加工成型等特点,获得了广泛的应用。
但是,PP是部分结晶的树脂,在通常的生产条件下获得的球晶体积大,结晶不完善,在球晶的界面有很大的光散射,造成制品的透明性下降,为了满足某些产品对透明性的要求,需对PP进行透明改性。
透明PP与其他一些常用的透明材料相比,具有透明度、光泽度优异,质轻价廉,刚度及综合性能好,可回收及有较高的热变形温度(一般大于110℃),使之获得了广泛的应用。
透明PP的生产技术目前,已工业化的透明PP生产技术主要有3种:(1)在PP树脂中加入透明成核剂;(2)利用Z-N催化剂生产无规共聚PP;(2)采用茂金属催化剂生产高透明PP。
透明PP成核剂的种类及应用无机类透明成核剂无机类透明成核剂主要是指滑石粉、二氧化硅、云母等。
这类透明成核剂价廉易得,少量使用能提高制品的透明度,但在PP中分散困难,并且对光线有屏蔽作用,用量太大会影响制品的透明度,因而限制了其大量应用。
这类成核剂的成核机理:当PP从熔体结晶时,成核剂表面作为给电子体与PP的甲基形成氢键,PP片晶分子链在成核剂的表面生长,在PP熔体和成核剂的表面之间形成穿晶区域,X射线衍射研究表明PPα轴沿结晶生长方向取向,b轴与成核剂的c轴相一致;成核剂的晶胞结构与PP的晶胞结构一致。
DeMedeiros等通过对等规PP/滑石粉体系的动态结晶研究发现,滑石粉是一个高效成核剂,随成核剂用量的增加,成核效率和结晶温度提高,但在高的降温速率下成核效率下降。
有机类透明成核剂①芳基磷酸盐类透明成核剂该类成核剂最早是由日本旭电化公司开发的。
根据开发年代的不同可分为三代:第一代产品以NA-10[双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸钠]为代表,问世于20世纪80年代初;第二代产品于20世纪80年代中期面世,以NA-11[2,2’-亚甲基-二(4,6-二正丁基苯酚)磷酸钠]为代表;第三代产品是近年来研制的,典型代表为NA-21[亚甲基双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸铝),其熔点更低,在PP中分散更好,成核效率更高。
由于这类成核剂的结构复杂,因此对其成核机理研究甚少,至今未有定论。
Yoshimoto等研究了NA-11对PP结晶的影响,发现当PP从熔体结晶时,NA-11引发PP 链段的附生结晶,PP链段主要沿着垂直于成核剂边缘的表面而非顶部生长,当发生附生结晶时,成核自由能减小,成核速率加快。
Marco等用差示扫描量热仪(DSC)研究了有机磷酸盐类成核剂在等规PP中的成核效率,发现即使在很低的用量时也能明显提高成核PP的结晶峰温度,但在较高用量时结晶峰温度变化不明显。
成核剂的加入能完善PP的结晶结构,减少PP链段的重排,增加制品在高温时的尺寸稳定性,扩大制品应用范围。
Gui等研究了有机磷酸盐类成核剂对等规PP结晶和力学行为的影响。
他们发现当成核剂的用量从0增加到%(质量分数,下同)时,成核后PP的拉伸强度和弯曲强度增加了15%,弹性模量增加了35%,结晶峰温度提高了10℃,但当成核剂用量大于%后,结晶峰温度变化不很明显。
体系中晶核密度提高了106倍,力学性能随成核剂用量的增加而提高,和晶核密度的对数呈线性关系。
Gahleitner等研究了成核剂对剪切诱发PP结晶的影响,他们在3种不同的PP中添加3种不同的商品成核剂:滑石粉、Millad3988,NA-11,考察了成核剂和基础树脂对剪切诱发的结晶结构的影响,发现成核剂和基础树脂的特性对成核效率特别是机械和光学性能有很大的影响,同时加工过程和制件形状对最终的性能也有很大的影响。
Wang等研究了含NA-11和NC-4[一种DBS(二苄叉山梨)类成核剂]的等规PP的注塑试样的等温结晶和熔融特征,发现成核后的PP半结晶周期缩短,成核后的PP结晶更加完善,根据半结晶周期的大小,NA-11比NC-4有更高的效率。
②聚合物型透明成核剂聚合物型成核剂的本质是一些高熔点的聚合物,主要是聚乙烯基环烷烃类化合物,主要的品种有聚乙烯基环丁烷、聚乙烯基环己烷、聚乙烯基环戊烷、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚3-甲基-1-丁烯等。
Lee等把一系列聚合物作为成核剂添加到等规PP中去,研究了对PP结晶的影响,结果表明聚环戊烯的效果最好,它的成核效果优于典型的有机成核剂,随着聚环戊烯的加入,PP结晶温度和结晶度升高,结晶速率加快,球晶体积明显减小,透明度显着提高。
并且发现成核剂在基体中并不一定要以固体形式存在,成核剂与基体的相互作用对提高成核效率有很大的影响。
③羧酸金属盐类透明成核剂Khanna等研究了这类成核剂的成核机理,认为成核PP的结晶是PP分子链段沿成核剂表面外延生长,PP的螺旋结构中的侧甲基排列在成核剂的苯环上面,主链与成核剂苯环表面相互作用而结晶。
罗志兴等将对叔丁基苯甲酸羟基铝(Al-PTBBA加入到等规PP中,发现在其质量分数为%时成核效率最高,成核后PP结晶温度提高10-15℃,但Al-PTBBA在PP中分散很差,研磨有助于分散,与滑石粉并用可以提高成核作用。
Xu等系统地研究了成核剂对等规PP结晶形态和结晶形态对冲击强度的影响,他们以苯甲酸钠作为成核剂,发现随成核剂用量的增加,小球晶数目增加,球晶半径分布变窄,晶胞参数减小。
④去氢枞酸及其盐类透明成核剂为了克服前述几类成核剂成本高、添加后制品产生气味、黄变等问题,1995年日本荒川(Arakawa)公司开发了一类新的成核剂——松香酸类成核剂。
由于此类成核剂的原料来源于天然产物松香,无味、无毒、无刺激,具有高度的生物安全性,对环境无污染,完全克服了DBS类成核剂在使用过程中易发生降解释放出母体醛而产生气味的问题,可以广泛地应用于化妆品包装、食品包装、医药包装等,是塑料加工助剂中1种性能优异的新品种。
该成核剂最早的商业化品种是日本荒川公司的PinecrystalKM-1300和KM-1500,KM-1500比KM-1300具有更好的力学性能;1999年,又推出了KM-1300的替代品KM-1600,成核效率更高。
LiChun-cheng等研制了以天然松香为起始物的成核剂,发现这类成核剂可以有效地减小PP的球晶尺寸,降低制品雾度,提高制品的透明度、热变形温度和结晶温度,缩短制品的成型周期,并且可以改善制品的机械性能,特别是弹性模量,制品的缺口冲击强度由于细晶强化效应而上升。