Ordliste
Krystallinitet / Krystallinitetsgrad
Krystallinitet refererer til graden af strukturel orden i et fast stof. I en krystal er arrangementet af atomer eller molekyler konsekvent og gentagende. Mange materialer som f.eks. glaskeramik og nogle polymerer kan fremstilles på en sådan måde, at der dannes en blanding af krystallinske og amorfe områder.
Men selv for helt krystallinske materialer kan graden af strukturel perfektion variere.
For eksempel er de fleste metallegeringer krystallinske, men består normalt af mange uafhængige krystallinske områder (korn eller krystallitter).
I forskellige retninger adskilt af korngrænser indeholder de også andre krystallografiske defekter, som f.eks. dislokationer. Det reducerer graden af strukturel perfektion.
De mest perfekte krystaller er siliciumboules, der produceres til halvlederelektronik, som er large enkeltkrystaller (dvs. de har ingen korngrænser); disse er næsten fri for forskydninger og har præcist kontrollerede koncentrationer af defektatomer.
KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.Krystallisering af polymerer kan observeres i nogle termoplastmaterialer. Når smelten størkner, sker der en delvis justering af molekylekæderne i polymeren. Baseret på krystalliseringskerner foldes molekylkæderne sammen og danner ordnede områder, der kaldes lameller.
Egnede produkter til din måling
Grad af krystallinitet
Plastens egenskaber påvirkes i høj grad af krystalliseringsgraden. Jo højere krystalliseringsgrad, jo stivere og stærkere, men også mere skør, er en formstøbt del.
Krystallisationsgraden påvirkes af den kemiske struktur og den termiske historie, som f.eks. køleforholdene under forarbejdning eller posttermisk behandling.
Til bestemmelse af krystalliseringsgraden, K, sættes den målte smelteentalpi ∆Hmeas i forhold til litteraturværdien ∆Hlit for fuldstændigt krystallinsk materiale.
K= ∆Hmeas / ∆Hlit
Termisk historie: Den termiske eller mekaniske historie vises i den første varmekurve i en DSC-måling. Den 2. varmekurve tjener til bestemmelse af materialeegenskaberne under givne dynamiske forhold.
Krystallinitetsgraden har en betydelig indflydelse på hårdhed, densitet, gennemsigtighed og diffusion.
Egenskaberne bestemmes dog ikke kun af krystallinitetsgraden, men også af størrelsen på de strukturelle enheder eller den molekylære orientering.
Bestemmelse af krystallinitetsgraden af polymerer
Smelteadfærden for lavdensitetspolyethylen (LDPE), højdensitetspolyethylen (HDPE) og polypropylen (PP) er vist i figur 1.
Peak-temperaturer hjælper med at identificere polymerer og polymerblandinger.
Peakområderne repræsenterer smelteenthalpierne.
Baseret på disse værdier fra eksperimentet kan krystallinitetsgraden bestemmes ved hjælp af standard evalueringssoftware Proteus® evalueringssoftware.
Smelteentalpien for 100 % krystallinsk PE er 293 J/g og 207 J/g for PP. Dette giver en beregnet krystallinitet for LDPE på 46,5 %, for HDPE på 74,2 % og for PP på 48,8 %.
Bestemmelse af krystallinitetsgraden under efterkrystallisering
Beregningen af krystallinitetsgraden, K, for PET er vist i figur 2 nedenfor.
På dette tidspunkt trækkes smeltens entalpiområde, ∆hm, her 42,83 J/g, fra entalpiområdet for efterkrystalliseringen, ∆hc, her 40,29 J/g, og divideres med litteraturværdien på 140 J/g.
Dette resulterer i en krystallisationsgrad, K, på 1,8 % for PET.
