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聚丙烯(PP)因其低温脆性、缺口敏感性和韧性差等缺点限制了PP的广泛应用。解决这一问题的根本方法是通过在PP基体中添加成核剂改善聚丙烯的结晶性能,从而改善PP的热性能和力学性能。本文由原料固体山梨醇分别与苯甲醛、对羟基苯甲醛或对硝基苯甲醛在溶剂环己烷、促进剂无水甲醇和酸性催化剂对甲苯磺酸的作用下发生缩醛反应,制备了三种聚丙烯成核剂1,3-2,4-二苄叉山梨醇(DBS)、1,3-2,4-二(对羟基)苄叉山梨醇(DHDBS)和1,3-2,4-二(对硝基)苄叉山梨醇(DNDBS),采用傅里叶红外光谱仪和熔点测定仪对三种聚丙烯成核剂进行表征。熔点分析表明,三种产物的熔点在175~190℃之间,大于聚丙烯167℃的熔点,能起到提供晶核的作用。本文考察了影响缩醛反应的因素,得到制备三种聚丙烯成核剂的最佳反应条件。实验结果表明,制备三种聚丙烯成核剂的最佳反应条件基本相同,最佳的原料醛醇摩尔比为2.1:1,反应时间为6h、催化剂对甲苯磺酸(TSA)用量为4wt%、溶剂环己烷用量为600wt%,促进剂无水甲醇用量为20wt%,反应温度为65℃。以对二甲苯为溶剂,采用溶液沉淀法将制备的三种聚丙烯成核剂分别与PP制成成核剂质量分数为0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%和0.5wt%的改性PP粉末样品。采用扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(PLM)观察改性PP的球晶尺寸和形貌。结果表明,改性PP的球晶尺寸在12～30微米,与纯聚丙烯相比,尺寸均一,排列规整。通过PLM和X射线衍射(XRD)对改性PP的结晶形态和结晶度分析表明,三种成核剂都能很好的诱导α晶的生成,增加PP的结晶度。通过差示扫描量热法(DSC)和热失重(TG)分析表明改性PP的熔融峰温度升高,说明添加成核剂可以改善PP的稳定性,提高PP的分解温度。采用双螺杆挤出机和注塑机制备成核剂含量为0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%和0.5wt%的PP标准样条。用冲击试验机和万能试验机测定标准样条的力学性能。结果表明,三种成核剂都能不同程度的改善PP的力学性能,冲击强度提高9.86～33.10%,断裂伸长率提高13.33～71.11%,拉伸强度增加51.21～69.59%,弯曲模量提高42.46～64.45%,弯曲强度增加56.99～85.34%。通过本实验研究发现制备的三种成核剂DBS、DHDBS和DNDBS的最佳用量都为PP的0.3wt%,其中成核剂1,3-2,4-二(对羟基)苄叉山梨醇(DHDBS)分子结构中含有多个羟基,可以形成多个氢键,有助于增加分子间的氢键作用,它对PP的性能改善效果最优。