■ Kua Cheng huat/Miliken
Miliken
改性聚丙烯結晶度的專業成核添加劑供應商繼續在開發功能性更好、成本效益更高的產品方面獲得穩步發展。
成核添加劑在聚丙烯樹脂冷卻期間為引發結晶化提供了更多位點，所以球晶比無核聚合物更小且更豐富。因此,其機械性能得到顯著改進，如剛度、增強的耐熱性、更可控的收縮率和更高的清晰度( 晶體越小，散射光越少)。還有潛在的加工收益; 成核提高了結晶溫度和聚合物結晶速率，而與之相反縮短了冷卻時間。
Philip Jacoby 在擔任多年技術副總裁後於2014 年與添加劑生產商 Mayzo 一起成立了一家諮詢公司，他表示，近年來成核劑的發展趨勢一直是開發更高性能的產品，特別是進一步提高剛度和清晰度。他強調說:“在汽車應用中，剛度的提高尤其重要，因為這有助於減少壁厚，從而使組件的重量更輕，並提高車輛的燃油效率。”減量化也是包裝應用中的一大重要趨勢。
為特定目的設計的成核劑多年來取得了長足的進步。從滑石和晶須狀苯甲酸鈉等添加劑以及其他顆粒( 顏料也具有成核作用) 開始，並經過包括磷酸酯鹽( 同樣具有晶須狀晶體) 和山梨糖醇的第二代 – 目前仍是如此。所謂的第三代類型使其具有更多的片狀結晶結構，在聚合物片晶中產生不同類型的取向。
目標收縮率
美利肯表示，Hyperform HPN-20E 可以產生比前幾代更低和更多的 PP 各向同性收縮，因為聚合物片晶可在更多的方向上生長。因此不僅提高了美觀性，而且所需的添加量要少得多( 比使用苯甲酸鈉要少六倍，比滑石要少 30 倍)。該公司表示，Hyperform HPN-20E 還在剛度與抗衝擊強度方面實現了更好的平衡。主要的缺點在於結晶熔點Tc 並非可實現的最高點。美利肯表示，HPN-20E 適用於注塑材料; 該公司還提供了 Hyperform HPN-600ei，可促進類似的晶體生長，但針對可熱成型片材的聚合物。此外，美利肯還提供Hyperform HPN-68L，該產品的 Tc 非常高，但收縮率也較高( 儘管具有各向同性)，而透明度方面的改善則不太明顯。這種添加劑更多地使用於母料中，以超越某些顏料的成核作用。主圖: 美利肯的NX8000 澄清劑技術在 PP 中創建了一種晶體纖維網，以實現卓越的清晰度。
Jacoby 表示，磷酸酯鹽通常仍用作成核劑，並在這一領域繼續發展。經證明，如 Adeka 的 NA-27 這樣的產品在保持元件所需剛度的同時使某些汽車部件減重7%, 從而大大減輕了重量。
圖1: 磷酸酯的針狀結構與右圖美利肯Hyperform HPN-20E 成核劑的車床加工狀結構成對比
Jacoby 還強調說，Mayzo 的 MPM 2000 母粒所包含的專有添加劑會產生 β 晶型聚丙烯，而非更常見的 α形式。該物質的熔點較低，並且使用 β 成核製造的部件更具延展性。他表示:“也許更有意思的是，在固態拉伸過程中( 例如生產熱成型部件和取向薄膜)，β晶體擠出片材以非常均勻的方式變形。”
“在拉伸過程中，β 晶體轉變回 α 晶體，並通過自空化過程同時產生微孔隙。這種微孔隙可以產生低密度的微孔膜，甚至在使用雙軸拉伸時可產生透氣膜”Jacoby 解釋說。Jacoby 補充說, 更均勻地拉伸β 型結晶擠出熱成型片材，可以提高側壁厚度分佈的均勻性，從而使容器具有更好的剛性和最高的抗壓強度，使輕量化達到了 20%。在拉伸過程中產生的微孔隙還會導致容器因孔隙的光散射而變白。對於希望生產白色部件的公司而言，這樣可以顯著減少白色顏料的填充量。
苯甲酸鈉的需求
苯甲酸鈉繼續用作一種成核劑。事實上，一家領先的供應商 Emerald Performance Materials 表示，其Kalama 品牌產品的需求量在此應用中不斷增長, 例如注塑消費品以及吹塑和熱成型。Emerald 苯甲酸和中間體業務副總裁 Hubert Degens 表示:“苯甲酸衍生物因在 PP 應用中具有強成核性而為人所知，此外該衍生物比其他成核劑具有更好的經濟性和整體更為優越的使用價值。稠密型 Kalama 苯甲酸鈉是成核應用的理想選擇，因為其無需處理與粉末形式相關的問題即可研磨或微粉化，而且微粉化所需的能量比其他顆粒形式的苯甲酸鈉要少。”他說道。
下圖：磷酸酯等針狀成核劑的一個缺點是它們會產生強烈而各向異性的晶體取向( 左圖)。因此會出現鑄後翹曲的問題。 Hyperform HPN-20E 顆粒具有高長徑比, 並在聚合物熔體中具有高取向性( 右圖)。■
