研究聚丙烯的成核機理較為成熟的理論是Binsbergen的異相成核理論和Witt-mann的附生結晶機理。本文介紹異相成核理論。
異相成核理論提出成核劑在聚丙烯的結晶過程中充當異相晶核的作用，成核劑的非極性部分在表面形成凹痕，容納聚丙烯的分子鏈并使其排列整齊，促進成核。成核劑分子和聚丙烯分子的結構相似性有助于結晶成核作用。在加入A1(OH)3等成核劑的聚丙烯結晶過程中，晶核幾乎是瞬時形成的。晶核密度隨結晶溫度的變化很大，結晶溫度每升高4℃，晶核密度增加一個量級。同時，熔融溫度對成核密度沒有影響。這種結晶行為說明晶核很可能是在成核劑表面有限長度的臺階上形成的。Binsbergen發現聚烯烴成核劑有非特異性，同一系列羧酸鹽對某一種聚烯烴都有成核作用，某一特定成核劑對幾種化學結構不同的聚合物都有成核作用。異相成核過程如下圖所示：
添加成核劑前后聚合物成核結晶比較
在空白聚丙烯中由于結晶的晶核都是靠聚丙烯熔體本身的分子運動形成的，因而成核速率慢，且形成的晶核數目少，導致最后形成的球晶尺寸較大，聚丙烯性能較差。而在添加成核劑后，由于大量異相晶核的存在，聚丙烯的球晶來不及長大就碰撞到其他的球晶，使得聚丙烯的球晶尺寸大大減小，從而可以改善聚丙烯的性能。
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