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    聚丙烯問(wèn)世以來(lái)，以出色的熱性能和機(jī)械性能在很多領(lǐng)域，如注塑、薄膜、纖維生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，這種通用性和經(jīng)濟(jì)性使聚丙烯超過(guò)了聚氯乙烯、聚苯乙烯，成為僅次于聚乙烯的第二大合成樹(shù)脂。尤其是隨著各種晶型聚丙烯實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的推廣應(yīng)用，使聚丙烯在工程塑料和功能材料上有非常廣闊的前景。    從聚丙烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上可以得知，由于聚丙烯主鏈上含有不對(duì)稱碳原子，因此聚丙烯存在著不同的一級(jí)結(jié)構(gòu)，聚合物結(jié)晶時(shí)，只能部分結(jié)晶，很難得到類似無(wú)機(jī)的高純度晶體。但是隨著結(jié)晶條件的變化，可以引起分子鏈構(gòu)象的變化或者堆積方式的改變，形成幾種不同的晶型，這就是所謂的晶體中的同質(zhì)多晶現(xiàn)象。    和其它的結(jié)晶聚合物一樣，聚丙烯的結(jié)晶過(guò)程包括成核和晶核生長(zhǎng)兩個(gè)階段。    在成核階段，高分子鏈段規(guī)則排列生成一個(gè)足夠大的、熱力學(xué)上穩(wěn)定的晶核，隨后晶核生長(zhǎng)形成球晶，結(jié)晶過(guò)程進(jìn)入了晶核生長(zhǎng)階段。成核的方式根據(jù)結(jié)晶過(guò)程是否存在異相晶核而分為均相成核和異相成核。均相成核是指處于無(wú)形態(tài)的聚丙烯熔體由于溫度的變化自發(fā)形成晶核的過(guò)程。這種成核方式往往獲得的晶核數(shù)量少，結(jié)晶速度慢，球晶尺寸大，結(jié)晶率低，制品的加工和應(yīng)用性能較差；相反，異相成核是指聚丙烯熔體中存在固相"雜質(zhì)"（如成核劑）或未被破壞的聚丙烯晶核，通過(guò)在其表面吸附聚丙烯分子形成晶核的過(guò)程。顯而易見(jiàn)，異相成核能夠提供更多的晶核，在球晶生長(zhǎng)速度不變的情況下加快結(jié)晶速度，降低球晶尺寸，提高制品的結(jié)晶度和結(jié)晶溫度。這些結(jié)晶參數(shù)的改變將賦予聚丙烯材料許多新的性能，因此，異相成核實(shí)際上是聚丙烯結(jié)晶改性的理論基礎(chǔ)。    等規(guī)聚丙烯有多種晶型，即α、β、γ、δ和擬六方晶。其中以α晶型最為常見(jiàn)，其它晶型只能在特殊的情況下得到，如剪切、壓力、成核劑等。不過(guò)自從β晶型成核劑問(wèn)世以來(lái)，其在商業(yè)應(yīng)用上已顯示出誘人的價(jià)值。與傳統(tǒng)的α晶型等規(guī)聚丙烯相比，β晶型等規(guī)聚丙烯室溫和低溫沖擊強(qiáng)度較好，熱變形溫度高，在高速拉伸下表現(xiàn)出較高的韌性和延展性，不易脆裂，這些特點(diǎn)大大拓展了聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域。β晶型等規(guī)聚丙烯的形成主要有溫度法、剪切取向法和添加成核劑三種方法，其中在聚丙烯中添加β晶成核劑，已經(jīng)成為得到高β晶型含量的聚丙烯的一種實(shí)用有效的方法。    β成核劑的加入誘導(dǎo)了相當(dāng)部分的α晶向β晶轉(zhuǎn)變，展示了一種完全不同的束狀晶片聚集形態(tài)，球晶之間沒(méi)有清晰的界限，從微觀上解釋了β晶型機(jī)械性能較α晶型好的原因。    β晶成核劑種類較多，成核體系也較為分散，大致可分為有機(jī)類和無(wú)機(jī)類，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)也可分為具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的稠環(huán)化合物、第Ⅱa族金屬元素的某些鹽類及二元羧酸的復(fù)合物和某些金屬氧化物三類。      在上世紀(jì)60年代后期國(guó)外對(duì)β晶成核劑的研究首次報(bào)道以后，我國(guó)也加快了這一方面的研究，并于1980年通過(guò)使用有機(jī)羧酸與金屬鹽的復(fù)合物β晶型成核劑得到了β晶型聚丙烯。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)又首次利用稀土配合物作為聚丙烯β晶型成核劑，得到了95％β晶相對(duì)含量的聚丙烯，并發(fā)現(xiàn)在CaCO3增韌聚丙烯體系中，成核劑和CaCO3在β晶的生成中有協(xié)同效應(yīng)，這使得我國(guó)β晶型聚丙烯的研究開(kāi)發(fā)邁上了一個(gè)新臺(tái)階。     在商業(yè)產(chǎn)品上，山西化工研究所開(kāi)發(fā)出高效的β晶成核劑TMB－4(取代芳酰胺類)，和TMB－5(取代苯酰胺類)，β晶型可達(dá)到90％；日本理化公司新推出的STARNU－100成核劑，屬芳香族胺類化合物，可使β晶的含量達(dá)到90％以上，熱變形溫度提高15℃，沖擊性能提高多倍；廣東煒林納功能材料公司生產(chǎn)的稀土配合物β晶成核劑，可使聚丙烯的β晶含量達(dá)到90％，熱變形溫度提高15℃，沖擊強(qiáng)度提高多倍。     β晶成核劑改性的聚丙烯具有較高的熱變形溫度（一般高于110℃，有的可高達(dá)135℃以上），而PET、PVC、PS等的熱變形溫度則低于80-90℃，因此β晶型等規(guī)聚丙烯比PET、PVC、PS等具有更廣闊的應(yīng)用范圍，尤其適用于透明性要求高、須高溫下使用或消毒的器具方面，如透明熱飲杯、微波爐炊具、嬰兒奶瓶、一次性快餐盒等。此外，透明聚丙烯在價(jià)格上比PET、PVC、PS等要低。    隨著高效的β晶成核劑的出現(xiàn)，使得高β晶含量的聚丙烯的合成成為可能，于是在應(yīng)用方面，更多的人開(kāi)始用傳統(tǒng)的成型加工技術(shù)對(duì)β晶聚丙烯的力學(xué)性能進(jìn)行研究。    β成核劑的加入使聚丙烯中β晶含量大幅度地提高，β晶獨(dú)特的束狀聚集結(jié)構(gòu)在受力時(shí)產(chǎn)生裂紋帶，韌性大大增加；在β成核劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí)，簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到最大值，皆為聚丙烯的兩倍多。這樣就使得聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域得到極大的擴(kuò)展。由于β晶型等規(guī)聚丙烯的剛度較聚乙烯高很多,故在生產(chǎn)同一直徑、同一環(huán)剛度塑料管材時(shí)，采用β晶型等規(guī)聚丙烯專用料可比雙峰聚乙烯省料15%。因此利用成核劑通過(guò)結(jié)晶細(xì)化，剛度和韌性的協(xié)調(diào)作用，可以以聚丙烯替代雙峰聚乙烯來(lái)制造大口徑結(jié)構(gòu)壁管。    通過(guò)比較研究發(fā)現(xiàn)，β晶比α晶有較低的彈性模量和屈服強(qiáng)度，較高的抗張強(qiáng)度，尤其是拉伸強(qiáng)度比傳統(tǒng)的聚丙烯甚至可提高近2倍。根據(jù)這些特點(diǎn)，β晶型聚丙烯有望在拉伸膜上有更為廣泛的應(yīng)用。美國(guó)一公司已將β晶型成核劑用于雙向拉伸微孔聚丙烯膜的制備，制成的膜在具有防水性能的同時(shí)又具備良好的透氣性，用于功能性服裝材料，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。此外，利用β晶型聚丙烯力學(xué)性能的特點(diǎn)還可替代某些工程塑料用作結(jié)構(gòu)材料。     聚丙烯β晶成核劑研究取得了很大的進(jìn)展，但是也存在一些問(wèn)題。低成本，不改變傳統(tǒng)的成型加工設(shè)備而能進(jìn)行加工，以及較好的普適性的成核劑將是未來(lái)開(kāi)發(fā)的主要方向。    總體上看，β晶型聚丙烯的應(yīng)用潛力促進(jìn)了β晶型成核劑的發(fā)展，尋求更為有效、通用、成本低、加工性好的β晶成核劑已成為研究熱點(diǎn)。而伴隨新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用、動(dòng)力學(xué)的原位研究以及分子模擬等，對(duì)補(bǔ)充豐富成核理論，在更深的層面上對(duì)聚丙烯β晶成核劑的研究有著十分重要的意義。