Γλωσσάριο
Κρυσταλλικότητα / Βαθμός κρυσταλλικότητας
Η κρυσταλλικότητα αναφέρεται στο βαθμό δομικής τάξης ενός στερεού. Σε έναν κρύσταλλο, η διάταξη των ατόμων ή των μορίων είναι συνεπής και επαναλαμβανόμενη. Πολλά υλικά, όπως τα γυάλινα κεραμικά και ορισμένα πολυμερή, μπορούν να παρασκευαστούν με τέτοιο τρόπο ώστε να παραχθεί ένα μείγμα κρυσταλλικών και άμορφων περιοχών.
Ωστόσο, ακόμη και για τα πλήρως κρυσταλλικά υλικά, ο βαθμός δομικής τελειότητας μπορεί να ποικίλλει.
Για παράδειγμα, τα περισσότερα μεταλλικά κράματα είναι κρυσταλλικά, αλλά συνήθως περιλαμβάνουν πολλές ανεξάρτητες κρυσταλλικές περιοχές (κόκκους ή κρυσταλλίτες).
Σε διάφορους προσανατολισμούς που διαχωρίζονται από όρια κόκκων, περιέχουν επίσης άλλες κρυσταλλογραφικές ατέλειες, όπως εξαρθρώσεις. Αυτό μειώνει το βαθμό δομικής τελειότητας.
Οι πιο τέλειοι κρύσταλλοι είναι οι μπόλιες πυριτίου που παράγονται για τα ηλεκτρονικά ημιαγωγών, οι οποίες είναι μονοκρύσταλλοι large (δηλαδή δεν έχουν όρια κόκκων)- αυτές είναι σχεδόν απαλλαγμένες από εξαρθρώσεις και έχουν επακριβώς ελεγχόμενες συγκεντρώσεις ατόμων ατελειών.
Η κρυστάλλωση πολυμερών μπορεί να παρατηρηθεί σε ορισμένα θερμοπλαστικά. Όταν το τήγμα στερεοποιείται, συμβαίνει μερική ευθυγράμμιση των μοριακών αλυσίδων στο πολυμερές. Με βάση τους πυρήνες κρυστάλλωσης, οι μοριακές αλυσίδες αναδιπλώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν διατεταγμένες περιοχές που ονομάζονται ελάσματα.
Κατάλληλα προϊόντα για τις μετρήσεις σας
Βαθμός κρυσταλλικότητας
Οι ιδιότητες των πλαστικών επηρεάζονται σημαντικά από τον βαθμό κρυστάλλωσής τους. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός κρυστάλλωσης, τόσο πιο δύσκαμπτο και ισχυρότερο, αλλά και πιο εύθραυστο είναι ένα μορφοποιημένο τεμάχιο.
Ο βαθμός κρυστάλλωσης επηρεάζεται από τη χημική δομή και το θερμικό ιστορικό, όπως οι συνθήκες ψύξης κατά την επεξεργασία ή η μεταθερμική επεξεργασία.
Για τον προσδιορισμό του βαθμού κρυστάλλωσης, K, η μετρούμενη ενθαλπία τήξης ∆Hmeas τίθεται σε σχέση με τη βιβλιογραφική τιμή ∆Hlit για πλήρως κρυσταλλικό υλικό.
K= ∆Hmeas / ∆Hlit
Θερμική ιστορία: Το θερμικό ή μηχανικό ιστορικό εμφανίζεται στην 1η καμπύλη θέρμανσης μιας μέτρησης DSC. Η 2η καμπύλη θέρμανσης χρησιμεύει για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων του υλικού υπό δεδομένες δυναμικές συνθήκες.
Ο βαθμός κρυσταλλικότητας επηρεάζει σημαντικά τη σκληρότητα, την πυκνότητα, τη διαφάνεια και τη διάχυση.
Ωστόσο, οι ιδιότητες δεν καθορίζονται μόνο από τον βαθμό κρυσταλλικότητας, αλλά και από το μέγεθος των δομικών μονάδων ή τον μοριακό προσανατολισμό.
Προσδιορισμός του βαθμού κρυσταλλικότητας των πολυμερών
Η συμπεριφορά τήξης του πολυαιθυλενίου χαμηλής πυκνότητας (LDPE), του πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE) και του πολυπροπυλενίου (PP) απεικονίζεται στο σχήμα 1.
Οι θερμοκρασίες αιχμής βοηθούν στην ταυτοποίηση πολυμερών και μιγμάτων πολυμερών.
Τα εμβαδά των κορυφών αντιπροσωπεύουν τις ενθαλπίες τήξης.
Με βάση αυτές τις τιμές από το πείραμα, ο βαθμός κρυσταλλικότητας μπορεί να προσδιοριστεί μέσω του προτύπου Proteus® λογισμικού αξιολόγησης.
Η ενθαλπία τήξης για το 100% κρυσταλλικό PE είναι 293 J/g και 207 J/g για το PP. Αυτό οδηγεί σε υπολογισμένη κρυσταλλικότητα για το LDPE 46,5%, για το HDPE 74,2% και για το PP 48,8%.
Προσδιορισμός του βαθμού κρυσταλλικότητας κατά τη μετακρυστάλλωση
Ο υπολογισμός του βαθμού κρυσταλλικότητας, K, του PET απεικονίζεται στο σχήμα 2 παρακάτω.
Στο σημείο αυτό, η περιοχή ενθαλπίας του τήγματος, ∆hm, εδώ 42,83 J/g, αφαιρείται από την περιοχή ενθαλπίας της μετακρυστάλλωσης, ∆hc, εδώ 40,29 J/g, και διαιρείται με τη βιβλιογραφική τιμή των 140 J/g.
Αυτό οδηγεί σε βαθμό κρυστάλλωσης, K, 1,8% για το PET.
