成核剂和透明剂
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专题讲座之二： 专题讲座之二： 成核剂和透明剂
成ห้องสมุดไป่ตู้剂的概念
• 在高聚物结晶过程中人为加入的能够促进 结晶的物质，在结晶过程中起晶核的作用， 因此被称为成核剂，它实际上是高聚物结 晶过程中人为加入的一种杂质。
小分子结晶成核剂
• 成核剂在小分子的结晶过程中也经常遇到，只 是没有提出这个概念而已，我们知道，小分子 结晶时如果有杂质存在，就会加快结晶速度， 使结晶变小，结晶变的不完善，有时在过饱和 的溶液中加入某种杂质或者少量这种结晶，就 会发生快速结晶的现象，在巧克力或者奶糖的 加工过程中，也通过加入像成核剂的物质，以 促使结晶变小，使巧克力或者奶糖外观光滑， 口感好。另外，人工降雨喷洒的溴化银等物质， 也可以看做是成核剂，只不过，这种成核剂是 促使水汽凝结成水，而不是促使液体结晶而已
高分子成核剂的作用及其机理
• 在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核， 聚合 在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核， 物由原来的均相成核转变成异相成核， 物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了 结晶速度，使晶粒结构细化， 结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高产品的 刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性， 刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性， 改善聚合物的物理机械性能，如刚度、模量等， 改善聚合物的物理机械性能，如刚度、模量等，缩 短加工周期等。 短加工周期等。
成核剂应用的高分子品种
• 一般常见的结晶性高分子如聚乙烯、聚丙 一般常见的结晶性高分子如聚乙烯、 聚乙烯 尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、 烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲醛 等都有相应的成核剂。 等都有相应的成核剂。
聚丙烯成核剂
• 聚丙烯的晶体形态有α、β、γ、δ和拟六方 聚丙烯的晶体形态有α 其中以α 较为常见。 态5种，其中以α 和β 较为常见。商品聚丙 烯中主要是含有最稳定的α 晶型， 烯中主要是含有最稳定的α 晶型，β晶型要 在特定条件下才易生成。 在特定条件下才易生成。由于后者要在特定条 件下才能生成，添加β成核剂，诱发PP PP的结晶 件下才能生成，添加β成核剂，诱发PP的结晶 是唯一可生产商品化β晶型的途径。 是唯一可生产商品化β晶型的途径。添加不同 的成核剂，可以达到不同的结晶要求。例如β 的成核剂，可以达到不同的结晶要求。例如β 成核剂的加入能细化晶形尺寸，增大结晶度， 成核剂的加入能细化晶形尺寸，增大结晶度， 提高透明性和缩短成型周期。如增强PP PP的拉伸 提高透明性和缩短成型周期。如增强PP的拉伸 性和刚度。 结晶型态可增强PP PP的缺口冲击强 性和刚度。β结晶型态可增强PP的缺口冲击强 度及热变形温度， 度及热变形温度，成核剂的加入能显著提高材 料的韧性。 料的韧性。
透明剂的概念
• 如果在高聚物结晶时加入的高效成核剂， 如果在高聚物结晶时加入的高效成核剂 高效成核剂， 使结晶尺寸足够小，小于可见光的波长， 使结晶尺寸足够小，小于可见光的波长， 聚合物就会变得完全透明， 聚合物就会变得完全透明，这种成核剂叫 做透明剂，其本质上是高效成核剂， 做透明剂，其本质上是高效成核剂，但是 要说明的是透明剂的加入不一定使结晶性 高聚物完全透明，也可能是半透明。 高聚物完全透明，也可能是半透明。
成核剂和透明剂品种
• 传统的成核剂大多是芳族羧酸酯或者盐如 苯甲酸钠、对苯二甲酸乙二酯等， 苯甲酸钠、对苯二甲酸乙二酯等，而高效 的透明剂包括山梨醇缩醛， 的透明剂包括山梨醇缩醛，由于难于去除 醛类的刺激性气味， 醛类的刺激性气味，难于在食用级聚合物 上应用，此外还有有机磷酸酯、 上应用，此外还有有机磷酸酯、松香酸盐 其中松香酸盐安全无毒， 等，其中松香酸盐安全无毒，可以用于食 品等的包装材料。 品等的包装材料。
另一方面，由于结晶聚合物都存在晶区和非晶区两相， 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， 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， 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， 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。 增加，表观光泽性改善。
成ห้องสมุดไป่ตู้剂的概念
• 在高聚物结晶过程中人为加入的能够促进 结晶的物质，在结晶过程中起晶核的作用， 因此被称为成核剂，它实际上是高聚物结 晶过程中人为加入的一种杂质。
小分子结晶成核剂
• 成核剂在小分子的结晶过程中也经常遇到，只 是没有提出这个概念而已，我们知道，小分子 结晶时如果有杂质存在，就会加快结晶速度， 使结晶变小，结晶变的不完善，有时在过饱和 的溶液中加入某种杂质或者少量这种结晶，就 会发生快速结晶的现象，在巧克力或者奶糖的 加工过程中，也通过加入像成核剂的物质，以 促使结晶变小，使巧克力或者奶糖外观光滑， 口感好。另外，人工降雨喷洒的溴化银等物质， 也可以看做是成核剂，只不过，这种成核剂是 促使水汽凝结成水，而不是促使液体结晶而已
高分子成核剂的作用及其机理
• 在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核， 聚合 在熔融状态下，由于成核剂提供所需的晶核， 物由原来的均相成核转变成异相成核， 物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了 结晶速度，使晶粒结构细化， 结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高产品的 刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性， 刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性， 改善聚合物的物理机械性能，如刚度、模量等， 改善聚合物的物理机械性能，如刚度、模量等，缩 短加工周期等。 短加工周期等。
成核剂应用的高分子品种
• 一般常见的结晶性高分子如聚乙烯、聚丙 一般常见的结晶性高分子如聚乙烯、 聚乙烯 尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、 烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲醛 等都有相应的成核剂。 等都有相应的成核剂。
聚丙烯成核剂
• 聚丙烯的晶体形态有α、β、γ、δ和拟六方 聚丙烯的晶体形态有α 其中以α 较为常见。 态5种，其中以α 和β 较为常见。商品聚丙 烯中主要是含有最稳定的α 晶型， 烯中主要是含有最稳定的α 晶型，β晶型要 在特定条件下才易生成。 在特定条件下才易生成。由于后者要在特定条 件下才能生成，添加β成核剂，诱发PP PP的结晶 件下才能生成，添加β成核剂，诱发PP的结晶 是唯一可生产商品化β晶型的途径。 是唯一可生产商品化β晶型的途径。添加不同 的成核剂，可以达到不同的结晶要求。例如β 的成核剂，可以达到不同的结晶要求。例如β 成核剂的加入能细化晶形尺寸，增大结晶度， 成核剂的加入能细化晶形尺寸，增大结晶度， 提高透明性和缩短成型周期。如增强PP PP的拉伸 提高透明性和缩短成型周期。如增强PP的拉伸 性和刚度。 结晶型态可增强PP PP的缺口冲击强 性和刚度。β结晶型态可增强PP的缺口冲击强 度及热变形温度， 度及热变形温度，成核剂的加入能显著提高材 料的韧性。 料的韧性。
透明剂的概念
• 如果在高聚物结晶时加入的高效成核剂， 如果在高聚物结晶时加入的高效成核剂 高效成核剂， 使结晶尺寸足够小，小于可见光的波长， 使结晶尺寸足够小，小于可见光的波长， 聚合物就会变得完全透明， 聚合物就会变得完全透明，这种成核剂叫 做透明剂，其本质上是高效成核剂， 做透明剂，其本质上是高效成核剂，但是 要说明的是透明剂的加入不一定使结晶性 高聚物完全透明，也可能是半透明。 高聚物完全透明，也可能是半透明。
成核剂和透明剂品种
• 传统的成核剂大多是芳族羧酸酯或者盐如 苯甲酸钠、对苯二甲酸乙二酯等， 苯甲酸钠、对苯二甲酸乙二酯等，而高效 的透明剂包括山梨醇缩醛， 的透明剂包括山梨醇缩醛，由于难于去除 醛类的刺激性气味， 醛类的刺激性气味，难于在食用级聚合物 上应用，此外还有有机磷酸酯、 上应用，此外还有有机磷酸酯、松香酸盐 其中松香酸盐安全无毒， 等，其中松香酸盐安全无毒，可以用于食 品等的包装材料。 品等的包装材料。
另一方面，由于结晶聚合物都存在晶区和非晶区两相， 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， 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， 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， 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。 增加，表观光泽性改善。