Глоссарий
Кристалличность / Степень кристалличности
Кристалличность - это степень структурной упорядоченности твердого тела. В кристалле расположение атомов или молекул является последовательным и повторяющимся. Многие материалы, такие как стеклокерамика и некоторые полимеры, могут быть приготовлены таким образом, чтобы получить смесь кристаллических и аморфных областей.
Однако даже для полностью кристаллических материалов степень совершенства структуры может варьироваться.
Например, большинство металлических сплавов являются кристаллическими, но обычно состоят из множества независимых кристаллических областей (зерен или кристаллитов).
В различных ориентациях, разделенные границами зерен, они также содержат другие кристаллографические дефекты, например дислокации. Это снижает степень совершенства структуры.
Наиболее совершенными кристаллами являются кремниевые були, производимые для полупроводниковой электроники, которые представляют собой монокристаллы large (т.е. не имеют границ зерен); они почти не содержат дислокаций и имеют точно контролируемую концентрацию атомов-дефектов.
Кристаллизацию полимеров можно наблюдать в некоторых термопластах. При застывании расплава происходит частичное выравнивание молекулярных цепей в полимере. Основываясь на ядрах кристаллизации, молекулярные цепи складываются вместе и образуют упорядоченные области, называемые ламелями.
Подходящие продукты для ваших измерений
Степень кристалличности
На свойства пластмасс существенно влияет степень их кристаллизации. Чем выше степень кристаллизации, тем жестче и прочнее, но в то же время более хрупкой является формованная деталь.
На степень кристаллизации влияют химическая структура и термическая история, например, условия охлаждения во время обработки или посттермической обработки.
Для определения степени кристаллизации, K, измеренная энтальпия плавления ∆Hmeas устанавливается по отношению к литературному значению ∆Hlit для полностью кристаллического материала.
K= ∆Hmeas / ∆Hlit
Термическая история: Термическая или механическая история отображается на 1-й кривой нагрева при измерении ДСК. 2-я кривая нагрева служит для определения свойств материала при заданных динамических условиях.
Степень кристалличности оказывает значительное влияние на твердость, плотность, прозрачность и диффузию.
Однако свойства определяются не только степенью кристалличности, но и размером структурных единиц или ориентацией молекул.
Определение степени кристалличности полимеров
Поведение полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полипропилена (ПП) при плавлении показано на рисунке 1.
Температуры пиков помогают идентифицировать полимеры и полимерные смеси.
Площади пиков представляют собой энтальпии плавления.
На основе этих значений, полученных в ходе эксперимента, можно определить степень кристалличности с помощью стандартного Proteus® программного обеспечения для оценки.
Энтальпия плавления для 100% кристаллического ПЭ составляет 293 Дж/г, а для ПП - 207 Дж/г. Таким образом, расчетная степень кристалличности для ПЭВД составляет 46,5 %, для ПЭНД - 74,2 %, а для ПП - 48,8 %.
Определение степени кристалличности в процессе посткристаллизации
Расчет степени кристалличности, K, ПЭТФ показан на рисунке 2 ниже.
На этом этапе энтальпия расплава, ∆hm, здесь 42,83 Дж/г, вычитается из энтальпии посткристаллизации, ∆hc, здесь 40,29 Дж/г, и делится на литературное значение 140 Дж/г.
В результате степень кристаллизации, K, для ПЭТФ составляет 1,8 %.
