研究聚丙烯的成核机理较为成熟的理论是Binsbergen的异相成核理论和Witt-mann的附生结晶机理。本文介绍异相成核理论。

异相成核理论提出成核剂在聚丙烯的结晶过程中充当异相晶核的作用，成核剂的非极性部分在表面形成凹痕，容纳聚丙烯的分子链并使其排列整齐，促进成核。成核剂分子和聚丙烯分子的结构相似性有助于结晶成核作用。在加入A1(OH)3等成核剂的聚丙烯结晶过程中，晶核几乎是瞬时形成的。晶核密度随结晶温度的变化很大，结晶温度每升高4℃，晶核密度增加一个量级。同时，熔融温度对成核密度没有影响。这种结晶行为说明晶核很可能是在成核剂表面有限长度的台阶上形成的。Binsbergen发现聚烯烃成核剂有非特异性，同一系列羧酸盐对某一种聚烯烃都有成核作用，某一特定成核剂对几种化学结构不同的聚合物都有成核作用。异相成核过程如下图所示：

添加成核剂前后聚合物成核结晶比较

在空白聚丙烯中由于结晶的晶核都是靠聚丙烯熔体本身的分子运动形成的，因而成核速率慢，且形成的晶核数目少，导致最后形成的球晶尺寸较大，聚丙烯性能较差。而在添加成核剂后，由于大量异相晶核的存在，聚丙烯的球晶来不及长大就碰撞到其他的球晶，使得聚丙烯的球晶尺寸大大减小，从而可以改善聚丙烯的性能。