聚丙烯(PP)用成核剂及其对聚丙烯性能的影响介绍

聚丙烯（PP）的介绍聚丙烯概述聚丙烯采用齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得，它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物。

聚丙烯的英文名称为Polypropylene，简称PP，俗称百折胶。

聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂，结晶度高达95%以上，分子量在8~15万之间，以下介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯。

而无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的、微带粘性的白色蜡状物，分子量低（3000~10000），结构不规整缺乏内聚力，应用较少。

聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物在塑料领域内有十分广泛的应用，因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物性能，用途也不同。

PP有很多有用的性能，但还缺乏固有的韧性，特别是在低于其玻璃化温度的条件下。

然而，通过添加冲击改性剂，可以提高其抗冲击性能。

一、聚丙烯的特性（1）物理性能：聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90~.091g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。

它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约8~15万之间。

成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。

制品表面光泽好，易于着色。

（2）力学性能：聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高，但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差，分子量增加的时候，冲击强度也增大，但成型加工性能变差。

PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，如用PP注塑一体活动铰链，能承受7×107次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下，不如尼龙。

（3）热性能：PP具有良好的耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的，150℃也不变形。

脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。

（4）化学稳定性：聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。

聚丙烯材料改性中成核剂技术的应用研究【摘要】在聚丙烯（简称PP材料）初合成后，在材料内部会存在很大的球形晶体，影响使用性能，一般通过加入成核剂来改性聚丙烯材料，新合成的材料晶粒比较小，所制成的产品抗冲击性能比较高，透明度以及光泽度也比较高。

本文主要讲述聚丙烯的一般合成工艺以及成核剂在聚丙烯合成中的应用。

【关键词】聚丙烯（PP）；改性；成核剂；合成工艺聚丙烯又可称为丙纶，是丙烯的聚合物，具有无毒、无臭、无味的有点，密度小，是所有塑料中最轻的材料之一，结晶度比较高，具有良好的力学性能、电绝缘性以及耐热性等，但是由于在材料分子内部存在球形晶体因此在使用时，抗冲击强度、刚性、透明性以及光泽性等很难满足要求，因此需要对聚丙烯材料进行改性，改性的方法可分为物理改性以及化学改性，本文所讲的是加入成核剂进行改性。

1、聚丙烯材料的生产工艺目前聚丙烯材料的生产工艺主要可以分为淤浆法、液相本体法和气相法，随着时代的发展淤浆法生产工艺逐渐被淘汰，在目前聚丙烯材料的生产工艺中占据主要地位的是Basell公司的Spherizone气相法，该工艺方法合成的聚丙烯材料占了50%左右，居第二位的是Dow Chemical公司的Unipol气相工艺。

Basell公司的Spherizone气相法使用双环管结构的聚合反应器，在反应中加入第四代催化剂（有利于产生高结晶度以及高精度的产品），在生产工艺中提高了预聚合和聚合反应器的设计压力，使得聚丙烯生产时的形态、分子量等更加容易控制。

2、成核剂技术在聚丙烯材料改性中的应用2.1成核剂的分类目前，在聚丙烯合成改性中，应用比较广泛，以及已经商品化的成核剂可以分为α晶型和β晶型，这两种分法，是依照其产生的作用来分的，如α晶型的成核剂主要是诱导产生α晶型的聚丙烯。

常用的α晶型成核剂有芳香族羧酸金属盐类、磷酸金属盐类、二（苯亚甲基）山梨醇（1+/）及其衍生物以及松香类的成核剂，其中松香类的成核剂是一种天然的物质，比较环保。

实验1 聚丙烯的结晶形态与性能聚丙烯（PP）是性能优良、应用广泛的通用塑料，具有机械性能好、无毒、密度低、耐热、耐化学品、易于加工成型等优点。

但是在聚丙烯的一些实际应用中，经常遇到改善聚丙烯的光学透明性、提高制品的力学性能（刚性和韧性）和耐热性能、缩短加工成型周期等要求。

这些问题涉及到聚合物的结晶速度、结晶形态、以及聚合物结晶结构与力学性能、光学性能、耐热性能之间的关系等高分子物理的基本理论和知识。

本实验采取在聚丙烯中加入成核剂的方法，通过成核剂的异相成核作用，加快聚丙烯的结晶速度，改善结晶形态，进而提高聚丙烯的力学性能、光学性能和耐热性能。

通过该实验，进一步理解聚合物的结晶形态与聚合物宏观物理性能的关系。

一、二、实验目的1．综合运用高分子物理的基本知识分析和理解成核剂与结晶速度和结晶形态的关系，结晶形态与力学性能、热性能、光学性能之间的关系；2．熟悉并掌握聚合物结晶形态观察、结晶速度测定、力学性能测定、耐热性能的测定方法；3．掌握常用高分子科学手册的查阅，正确、规范地书写高分子物理实验报告。

实验原理聚丙烯的聚集态结构由晶区和非晶区两部分组成，而晶区则往往是由称为球晶的多晶聚集体所组成，球晶的尺寸一般在0.5～100μm之间。

由于晶区和非晶区的密度和折光率不同，而且晶区的尺寸通常大于可见光的波长（400～780nm），所以光线通过聚丙烯时在两相的界面上发生折射和反射，导致聚丙烯制品呈现半透明性。

另外，由于结晶部分的存在，结晶聚合物较相应结构的非晶聚合物有更好的机械强度和耐热性。

近年来，聚丙烯透明化成为新产品开发的一个亮点，聚丙烯透明化产品在包装容器、注射器、家庭用品等领域的用量急剧增加。

加入结晶成核剂是聚丙烯透明化的主要改性技术。

使用成核剂改进聚丙烯透明性的关键是减少球晶或晶片的尺寸，让它小于可见光的波长。

在结晶聚合物中添加结晶成核剂，通过其异相成核作用，一方面可以提高结晶速度，缩短成型周期；另一方面可以增加聚合物的结晶度，从而提高聚丙烯的刚性和耐热性；最重要的是，加入成核剂大大增加了晶核密度，导致球晶尺寸明显降低，聚合物的透明性得到改善。

聚丙烯的先进成核剂本短审查的目的是总结先进的成核剂为聚丙烯（PP）.Reviewing相关文献，我们专注于强大的成核，其能够显著提高聚合物的结晶化温度在非常低的工作浓度和也用作澄清剂。

这些化合物的成核机理和效率进行了详细讨论。

成核剂是根据它们倾向于诱导单斜（a）中，六边形（b）中，或斜方晶（克）的PP细胞几何形状分为若干组。

主要的一个- 成核剂和澄清剂是山梨糖醇为基础的化合物，其加速聚合物结晶由于凝胶化现象和感应外延结晶的由取代的芳香族杂环磷酸酯的金属盐。

在b-成核，N，N-（二环己基-2,6-萘二甲酰胺被发现是非常有效的并且它的成核能力是高度浓度依赖性的。

此外，它被示出成核的成核效率可显著增加一个新的分散体的方法包括在一个微乳液其溶解。

此外，成核剂（HPN-68）升高的g修饰存在于聚合物中INTRODUCTION聚合物结晶的问题已引起了科学和工业的关注几十年，大量的努力继续致力于这方面的研究。

当它被冷却到低于其熔化温度，由核和生长阶段发生的聚合物的结晶。

成核可以被描述为，其中的位点称为核启动一个新的结晶相的方法。

聚合物的结晶动力学是由成核过程的约束。

在大分子结晶，初级晶核建立后，生长速率是由进一步成核步骤来确定。

虽然这些进一步的步骤是异构的，初级成核可以是均相的或非heterogeneous.1均相成核源于在熔体中的聚合物链的统计波动，其特征是恒定的速率。

异相成核的特征在于它的发生是由于在聚合物熔体异物会增加结晶充当异质核的速率并减少所需的临界晶核的形成自由能的存在可变速率和相对低的过冷。

这些少量添加剂被称为成核剂成核或。

这样的材料提供较高的聚合物结晶温度，产生的小球晶较大数量并改善它们的光学和机械性能。

小球晶可改善弯曲模量和刚性。

球晶的尺寸减小积极影响光学性能，降低雾度，因此改善clarity.2由于具有较高的聚合物结晶温度，可以显著减少循环的时间并且还提高了product.3-5成核能力的输出在一个特定的聚合物物质是多种因素的函数，例如在表面自由能，粗糙度和表面的结晶形态，成核颗粒的尺寸，并且这些颗粒在聚合物熔体的聚类的程度。

成核剂效果加快结晶速率、增加结晶密度适用对象聚乙烯、聚丙烯等拼音cheng he ji 外文名nucleator 类型新功能助剂中文名成核剂1基本内容弹性体增韧塑料体系，就是以弹性体为分散相以塑料为连续相得两相共混体系。

塑料连续相又称为塑料基体。

弹性体可以就是橡胶也可以就是热塑性弹性体，如EPR、EPDM、BR、POE、SBS等。

早期得塑料增韧体系主要采用橡胶作为增韧剂，故称为橡胶增韧塑料体系。

20世纪80年代以来，除继续采用橡胶作为增韧剂外，以各种热塑性弹性体作为增韧剂得塑料增韧体系也获得广泛得应用1 乙丙橡胶（EPR）改性PP为了改善PP得抗冲性能，人们很早就采用橡胶与PP共混。

由于EPR与PP 相容性良好，所以成为增韧PP中最常用得橡胶品种。

用EPR与PP共混可以改善PP得冲击强度、低温脆性。

当EPR含量为20%时，PP/EPR共混物得缺口冲击强度比纯PP高10倍，脆化温度比纯PP下降4倍之多。

2 三元乙丙橡胶（EPDM）改性PPEPDM对PP得增韧与EPR相似，随着EPDM含量得增加，体系冲击强度有较大得提高。

当EPDM含量为20%时，PP/EPDM共混物得缺口冲击强度比纯PP高4倍左右，耐低温性能有所改善。

3 PP/BR共混体系顺丁橡胶（BR）具有高弹性、良好得低温性能（玻璃化温度为-110℃左右）与耐磨性、耐挠曲性等优良特性。

而且它得容度参数与PP相近，实践证明，它们得相容性较好，增韧效果明显。

以国产容体指数0、4到0、8g/10min得聚丙烯粉料与国产门尼粘度44得顺丁橡胶按100；15（质量比）共混，所得PP/BR 共混物得常温冲击强度比纯PP高6倍，脆化温度下降4倍。

同时该共混物比PP、PP/LDPE、PP/EVA等得挤出膨胀比都小，成型后尺寸稳定性较好。

4 PP/SBS 共混体系SBS 具有高弹性、耐低温性等特点，同时它兼具有硫化橡胶与热塑性得优良性能。

研究表明，PP/SBS体系得冲击强度、断裂伸长率随着SBS加入量得增加而逐步提高，SBS含量在10到15份时，共混物得综合力学性能最佳。

β成核剂对聚丙烯抗冲击性能的影响傅勇【摘要】采用广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪等测定了β成核剂改性聚丙烯（PP）（β-PP）中β晶含量，研究了β晶含量与PP悬臂梁缺口冲击强度的关系、β成核剂的成核热稳定性及β成核剂对PP结晶速率的影响。

结果表明：随着β成核剂用量的增加，PP的抗冲击性能提高，但其冲击强度与β晶含量不成正比；β晶含量与β-PP的结晶度达到平衡时，PP冲击强度最佳，当β成核剂质量分数为0.05%时，β-PP的冲击强度最高，达82.4 kJ/m2，此时β晶含量为75.78%，β-PP结晶度为77.3%；加入β成核剂使PP的结晶速率降低，较快的降温速率会减少β晶的形成。

%β-crystal content in the polypropylene(PP) modified by β nucleating agent(β-PP) was determined via wide angel X-raydiffraction(WAXD) and differential scanning calorimetry(DSC). The relation between β-crystal content and Izod notched impact strength,the thermal stability of β nucleating agent were studied, and the effect oftheβnucleating agent on the crystalline rate of PP was also studied. The results show that the impact property of PP is improved with the increaseofβ nucleating agent content, while the impact strength is not proportional to the β-crystal content. The impact strength of PP reaches best when theβ-crystal content equilibrates with the crystallinity of β-PP. The impactstr ength of β-PP reaches maximum value(82.4 kJ/m2), while the β-crystal content and crystallinity of β-PP are 75.78% and 77.3%respectively when the mass fraction of β nucleating agent is 0.05%. The addition of βnucleating agent decreases the crystalline rate and the faster cooling rate will reduce the formation of theβ-crystal.【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P18-20,72)【关键词】聚丙烯β成核剂;诱导结晶;抗冲击性能;结晶速率【作者】傅勇【作者单位】中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院，江苏省南京市210048【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+4β成核剂由于其特有的增韧作用，在改性聚丙烯（PP）中得到越来越多的应用，β成核剂改性PP（β-PP）的应用涉及汽车保险杠、薄膜、管材等领域。

刚性成核剂对不同结构聚丙烯性能的影响王沈巍;徐水林;张军【摘要】在均聚聚丙烯(PPH)、无规共聚聚丙烯(PPR)和嵌段共聚聚丙烯(PPB)中分别加入刚性成核剂,研究其对聚丙烯(PP)结构与性能的影响.利用电子万能试验机、差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和偏光显微镜(POM)等表征手段对改性PP的力学性能、微观结构和结晶性能进行了研究.结果表明,刚性成核剂有细化球晶和加快结晶速率的作用;同时能有效提高PP的弯曲模量、冲击强度、热变形温度;添加0.2份刚性成核剂的PPH和PPB以及添加0.3份刚性成核剂PPR的综合性能最佳.【期刊名称】《现代塑料加工应用》【年(卷),期】2014(026)006【总页数】4页(P38-41)【关键词】聚丙烯;刚性成核剂;改性;力学性能;结晶行为【作者】王沈巍;徐水林;张军【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009【正文语种】中文成核剂的加入能加快结晶速度从而提高成型效率并可以改善聚丙烯(PP)的性能。

PP成核剂的品种较多,其中又以α晶型和β晶型成核剂最为常见[1-3]。

均聚聚丙烯(PPH)是丙烯的均聚物,具有高屈服强度、高弹性模量和优异的耐热性能,但是其冲击性能尤其低温下耐冲击性不足[4]。

依据凝聚态结构不同PP主要包括无规共聚聚丙烯(PPR)和嵌段共聚PP(PPB)[5],共聚PP在提高冲击强度的同时,导致其结晶度下降。

通过在3种不同结构PPH,PPR及PPB中分别加入刚性成核剂,研究刚性成核剂对不同结构PP微观结构与宏观性能的影响。

下面重点探讨成核剂用量与不同结构PP力学性能、耐热性能、结晶行为和结晶形态之间的关系。

1.1 原料PPH,013,南京炼油厂有限公司。

PPR, R503;PPB,2203T,中国石化扬子石油化工有限公司。