关键词：聚丙烯；晶体结构； 成核剂； 二苄又山梨醇衍生物； 有机磷酸盐； 烷基羧酸盐；松香
聚丙烯由于合成方法简单，且原料来源丰富，价格低廉，具有良好的耐化学性、电性能、力学性能，可以加工成具有各种用途的注塑制品、中空成型制品、薄膜、薄片和纤维，从而成为塑料产量增长最快的品种之一，其产量在五大通用塑料中占第三位，所以被广泛应用于日常用品、包装材料、办公用品、电器及汽车部件等方面。但是由于聚丙烯是结晶性聚合物，内部存在着很大球晶，造成聚
丙烯的抗冲击强度很低、制品的后收缩现象严重，在使用中并不具有足够的刚性、尺寸稳定性或透明性等，这严重地影响了聚丙烯树脂的使用性能。因此，众多的研究者从聚合技术、成型技术、复合材料技术等方面对聚丙烯进行改性，以提高其使用性能。其中，通过加入成核剂，改善成型过程的结晶速度，细化晶粒，以提高制品的抗冲击性能、透明性及光泽度，是实现聚丙烯的高性能化常用的方法。
1 聚丙烯的结晶
1．1 结晶过程[1]
在以下条件下，聚合物熔体可以结晶：(1)聚合物的分子结构可以使晶体有序排列，如主链的不完全运动、一定位置的侧基分布不规则，有支链及大的侧链，则会妨碍结晶。(2)晶核必须可以引发结晶，并由此形成微晶，微晶自行排列成超结构，即球晶。(3)结晶温度在聚合物的熔点(f )和玻璃化转变温度(tg)之间，以便使分子链具有必要的运动性。在tm 以上，不能形成稳定的晶核；在tg以下，链段运动冻结，晶核增长速率为零。(4)结晶过程包括晶核形成与晶核增长，结晶速度可由晶核密度和球晶的增长速率计算。聚合物的结晶过程，实际上是分子链的链段有序排列的过程。
1．2 聚丙烯分子晶型对性能的影响
1．2．1 聚丙烯的晶型[2．3]
等规聚丙烯(iPP)的分子链均为3s螺旋构型，可在不同的结晶条件下形成有α 、β、γ、δ 和拟六方态5种晶体结构，其中以α和 晶型较为常见。(1)α 晶型是单斜晶系，是聚丙烯形成的最普通和最稳定的形式，熔点为167℃ ，密度0．936g／cm3，在商品化的聚丙烯中主要的晶型为α晶型。
(2) β晶型属六方晶系，熔点为150℃ ，密度为0．922 g／cm3，在通常加工条件下PP以接近最稳定的a单斜晶为主。β晶型由于内部排列比a晶型疏散得多，对冲击能有较好的吸收作用，故 β晶型PP的冲击强度比a晶型PP高1-2倍。但是 晶型是在热力学上准稳定、动力学上不利于形成的一种晶型田，只有利用特殊方式才能获得，如选取合适的熔融、结晶温度及一定的温度梯度、剪切取向、使用
成核剂等，使a晶型转变成 晶型，其中，通过添加能诱导生成 晶型的特效成核剂是目前公认的得到高含量 晶型PP的最有效途径之一。
(3) γ晶型PP，熔点150℃左右，密度0．946g／cm3，其形成机会比 晶少，对于相对分子质量较高的聚丙烯，在高压下可发生由a晶向 γ晶的固相转变，其有序程度最高。
(4)拟六方态亦称酝晶，密度0．88 g／cm3左右，这是一种热力学上不稳定的晶体结构，也称作次晶结构或碟状液晶，属于无定型到结晶态之间的过渡态结构，其分子链排列规整性较差，结构松散，很容易被拉伸，透明度较高。
1．2．2 聚丙烯的球晶结构[3]
聚丙烯从熔融状态缓慢冷却，一般都具有球晶结构。其结晶温度越高，所形成的球晶越大，性质越脆；结晶温度越低则球晶越小，因而球晶大小直接影响到材料的冲击强度。表1中，I、Ⅱ及混合型容易发生类似橡胶的变形，所以屈服伸长率较大，而Ⅲ型和Ⅳ型在垂直于拉伸方向上容易开裂，变形较小。
1.3 成核剂在聚丙烯结晶中的成核作用[4]
高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能、物理性能和光学性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。研究发现，聚合物中的杂质对其结晶过程有很大的影响：有些杂质阻碍结晶，而另一些杂质能够促进结晶。这些能促进结晶的杂质在聚合物的结晶过程中起晶核的作用。成核剂正是这种能够促进结晶的杂质。在聚丙烯中加入成核剂，能够加快结晶速度。成核剂在聚丙烯结晶过程中，作为异相晶核先于聚丙烯熔体结晶，并形成均匀分散的网络，使原有的均相成核变成异相成核，该网络的表面即为异相结晶的成核中心，从而增加体系内的晶核数目，使生成的球晶高度均一细微化，形成细小致密的球晶颗粒，改变球晶的尺寸，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，生成的球晶的数目多，尺寸小，并且分布均匀，可以比较规整地成长。这样可以提高这些制品的抗冲击性能、透明性及光泽度，从而改善聚丙烯的力学性能和光学性能。
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