Woordenlijst
Kristalliniteit / Kristalliniteitsgraad
Kristalliniteit verwijst naar de mate van structurele orde van een vaste stof. In een kristal is de ordening van atomen of moleculen consistent en repetitief. Veel materialen zoals glaskeramiek en sommige polymeren kunnen zo worden bereid dat er een mengsel ontstaat van kristallijne en amorfe gebieden.
Maar zelfs voor volledig kristallijne materialen kan de mate van structurele perfectie variëren.
De meeste metaallegeringen zijn bijvoorbeeld kristallijn, maar bestaan meestal uit veel onafhankelijke kristallijne gebieden (korrels of kristallieten).
In verschillende oriëntaties, gescheiden door korrelgrenzen, bevatten ze ook andere kristallografische defecten, zoals dislocaties. Dat vermindert de graad van structurele perfectie.
De meest hoogperfecte kristallen zijn siliciumboules die geproduceerd worden voor halfgeleiderelektronica en die large enkelvoudige kristallen zijn (d.w.z. ze hebben geen korrelgrenzen); deze zijn bijna vrij van dislocaties en hebben nauwkeurig gecontroleerde concentraties van defecte atomen.
KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.Kristallisatie van polymeren kan worden waargenomen bij sommige thermoplasten. Wanneer de smelt stolt, vindt er een gedeeltelijke uitlijning plaats van de moleculaire ketens in het polymeer. Op basis van kristallisatiekernen vouwen de molecuulketens zich samen en vormen geordende gebieden die lamellen worden genoemd.
Geschikte producten voor uw meting
Kristalliniteit
De eigenschappen van kunststoffen worden sterk beïnvloed door hun kristallisatiegraad. Hoe hoger de kristallisatiegraad, hoe stijver en sterker, maar ook hoe brosser een spuitgietproduct is.
De kristallisatiegraad wordt beïnvloed door de chemische structuur en de thermische geschiedenis, zoals de koelomstandigheden tijdens de verwerking of de nabehandeling.
Voor het bepalen van de kristallisatiegraad, K, wordt de gemeten smeltenthalpie ∆Hmeas afgezet tegen de literatuurwaarde ∆Hlit voor volledig kristallijn materiaal.
K= ∆Hmeas / ∆Hlit
Thermisch verloop: De thermische of mechanische geschiedenis wordt weergegeven in de 1e verwarmingskromme van een DSC-meting. De 2e verwarmingskromme dient voor het bepalen van de materiaaleigenschappen onder gegeven dynamische omstandigheden.
De mate van kristalliniteit heeft een significante invloed op hardheid, DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid, doorzichtigheid en diffusie.
De eigenschappen worden echter niet alleen bepaald door de mate van kristalliniteit, maar ook door de grootte van de structurele eenheden of de moleculaire oriëntatie.
Bepaling van de kristalliniteitsgraad van polymeren
Het smeltgedrag van polyethyleen met lage DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid (LDPE), polyethyleen met hoge DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid (HDPE) en polypropyleen (PP) wordt weergegeven in figuur 1.
Piektemperaturen helpen bij het identificeren van polymeren en polymeermengsels.
De piekoppervlakken vertegenwoordigen de smeltenthalpie.
Op basis van deze waarden uit het experiment kan de mate van kristalliniteit worden bepaald met de standaard Proteus® evaluatiesoftware.
De smeltenthalpie voor 100% kristallijn PE is 293 J/g en is 207 J/g voor PP. Dit geeft een berekende kristalliniteit voor LDPE van 46,5%, voor HDPE van 74,2% en voor PP van 48,8%.
Bepaling van de mate van kristalliniteit tijdens postkristallisatie
De berekening van de kristalliniteitsgraad, K, van PET wordt weergegeven in figuur 2 hieronder.
Op dit punt wordt het enthalpiegebied van de smelt, ∆hm, hier 42,83 J/g, afgetrokken van het enthalpiegebied van de Postkristallisatie (koude kristallisatie)De postkristallisatie van semikristallijne kunststoffen treedt voornamelijk op bij verhoogde temperaturen en een verhoogde moleculaire mobiliteit boven de glasovergang.postkristallisatie, ∆hc, hier 40,29 J/g, en gedeeld door de literatuurwaarde van 140 J/g.
Dit resulteert in een kristallisatiegraad, K, van 1,8% voor PET.
